CN106401557B - 一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法 - Google Patents

一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106401557B
CN106401557B CN201610799085.3A CN201610799085A CN106401557B CN 106401557 B CN106401557 B CN 106401557B CN 201610799085 A CN201610799085 A CN 201610799085A CN 106401557 B CN106401557 B CN 106401557B
Authority
CN
China
Prior art keywords
extraction
gas
radius
bearing capacity
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610799085.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106401557A (zh
Inventor
秦汝祥
李平
周亮
戴广龙
唐明云
杨应迪
张文清
李尧斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Science and Technology
Original Assignee
Anhui University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Science and Technology filed Critical Anhui University of Science and Technology
Priority to CN201610799085.3A priority Critical patent/CN106401557B/zh
Publication of CN106401557A publication Critical patent/CN106401557A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106401557B publication Critical patent/CN106401557B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06—Measuring temperature or pressure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/08—Measuring diameters or related dimensions at the borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明公开一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法。该方法通过合理布置与控制施工先后顺序，进行测压钻孔、抽采钻孔和瓦斯含量测试钻孔的施工，以及瓦斯压力和瓦斯含量的测试工作。以抽采后瓦斯含量测试钻孔中煤层瓦斯残余含量是否小于8m3/t或小于抽采钻孔瓦斯含量的30％为判据，确定钻孔抽采瓦斯有效半径R1。根据朗格缪尔方程中瓦斯压力和瓦斯含量的相互关系，以瓦斯压力测试钻孔内抽采后瓦斯压力Pc是否小于(P为抽采前瓦斯压力，b为吸附常数)或小于0.74MPa为判据，确定钻孔抽采瓦斯有效半径R2。联合测试法的钻孔有效抽采半径R为R1和R2中较大者，R＝max{R1,R2}。

Description

一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半 径的方法
技术领域
本发明涉及矿井瓦斯防治技术领域，适用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔有效影响半径的确定。
背景技术
煤矿井下钻孔抽采瓦斯是矿井瓦斯治理的基本方法。涉及到钻孔布置的关键参数之一是单一钻孔的有效抽采半径，抽采半径的准确确定对钻孔施工的工程量、钻孔施工成本以及能否高效抽采瓦斯具有重要的影响。目前确定钻孔有效抽采半径的方法有理论分析法、数值模拟和井下实测等方法，其中井下实测包括瓦斯压力下降法和瓦斯流量法，也有文献提出采用示踪气体法，示踪气体法一般只能判定钻孔影响半径。判别钻孔有效半径的准则根据采用的方法不同判定的标准也不同，瓦斯压力下降法中主要根据瓦斯压力下降超过一半为判断标准，瓦斯流量法中主要依据抽采率大于30％为判断标准。现场实测中经常发现，有些条件下，准确测试煤层瓦斯压力相对较为困难，而单孔瓦斯流量往往较小，准确测试小流量的设备的精度不够。目前在钻孔有效抽采半径测试方面尚存在一定的困难。
发明内容
为实现准确测试瓦斯抽采钻孔的有效影响半径，本发明提出一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法。
一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法的特征在于：
选择合适的测试地点，要求测试地点无构造，不受采动应力的影响，钻孔施工巷道距离待测煤层法向距离在20m至40m之间。
沿钻孔施工巷道走向一字排开，布置6个测压钻孔，如图1所示，分别命名Y5、Y3、Y1、Y2、Y4和Y6。其中：Y5与Y3间距2m，Y3与Y1间距2m，Y1与Y2间距5m，Y2与Y4间距2m，Y4与Y6间距2m。
6个测压钻孔终孔点穿透煤层顶或底板0.5m，施工完成后，封孔测压，待压力上升至稳定后，施工抽采钻孔CH，抽采钻孔CH见煤后，采用直接法测试抽采钻孔煤层瓦斯含量X0。同时，现场采集煤样，带回实验室测试煤样吸附瓦斯的a和b常数。煤样采集和煤层瓦斯含量测试完成后，继续施工抽采钻孔，直至抽采钻孔终孔点穿透煤层顶或底板0.5m。抽采钻孔施工完成后，封孔、合茬、抽采瓦斯。当需要了解抽采d天的钻孔有效抽采半径时，抽采钻孔CH经连续抽采d天后，停抽。按图1分别施工煤层瓦斯含量测试钻孔H1、H2、H3和H4，四个含量测试钻孔终孔点围绕抽采钻孔CH呈对角布置，距离抽采钻孔CH的距离分别是L1、L2、L3和L4。各含量测试钻孔施工见煤后，采用直接法测试煤层瓦斯含量，分别为X1、X2、X3和X4。
根据瓦斯含量确定有效抽采半径的方法是：当X0≥8m3/t时，含量测试钻孔测得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于8m3/t时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Li(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Li的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R1；当X0≤8m3/t时，含量测试钻孔测得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于0.7倍的X0时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Li(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Li的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R1。
根据瓦斯压力确定有效抽采半径的方法是：当测试的煤层瓦斯压力P≥0.74MPa时，压力测试钻孔的瓦斯压力Pi(i＝1,2…4)小于0.74MPa时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Si(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Si的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R2；当测试的煤层瓦斯压力P≤0.74MPa时，考虑到煤层中游离瓦斯占瓦斯含量总量的10％～20％，煤层瓦斯含量用近似公式表示，则瓦斯含量抽采率达30％后的残余瓦斯压力则为(P为测压孔抽采前瓦斯压力，b为吸附常数)，当经历d天抽采后的测压钻孔测试的瓦斯压力Pi(i＝1,2…4)小于Pc时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Si(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Si的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R2。
比较瓦斯含量判定的有效抽采半径R1和压力法判定的有效抽采半径R2，选其中大值为钻孔有效抽采半径R，即R＝max{R1,R2}。
本发明根据朗格缪尔方程中瓦斯压力和瓦斯含量的相互关系，确定了有效半径的压力判据，提高了压力判定的科学性；通过钻孔实测的煤层瓦斯压力和瓦斯含量两个参数，进行比较确定钻孔有效抽采半径，提高了单纯通过瓦斯压力降低法测试的成功概率和可靠性；另外，两个参数的测试与判定，解决了瓦斯压力或含量在抽采影响中的不敏感性问题。
附图说明
图1为一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法的钻孔终孔布置图。
图中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6是瓦斯压力测试钻孔，H1、H2、H3和H4是瓦斯含量测试钻孔，CH是抽采钻孔。
具体实施方式
选择合适的测试地点，要求测试地点无构造，不受采动应力的影响，钻孔施工巷道距离待测煤层法向距离在20m至40m之间。
沿钻孔施工巷道走向一字排开，布置6个测压钻孔，如图1所示，分别命名Y5、Y3、Y1、Y2、Y4和Y6。其中：Y5与Y3间距2m，Y3与Y1间距2m，Y1与Y2间距5m，Y2与Y4间距2m，Y4与Y6间距2m。
6个测压钻孔终孔点穿透煤层顶或底板0.5m，施工完成后，封孔测压，待压力上升至稳定后，施工抽采钻孔CH，抽采钻孔CH见煤后，采用直接法测试抽采钻孔煤层瓦斯含量X0。同时，现场采集煤样，带回实验室测试煤样吸附瓦斯的a和b常数。煤样采集和煤层瓦斯含量测试完成后，继续施工抽采钻孔，直至抽采钻孔终孔点穿透煤层顶或底板0.5m。抽采钻孔施工完成后，封孔、合茬、抽采瓦斯。当需要了解抽采d天的钻孔有效抽采半径时，抽采钻孔CH经连续抽采d天后，停抽。按图1分别施工煤层瓦斯含量测试钻孔H1、H2、H3和H4，四个含量测试钻孔终孔点围绕抽采钻孔CH呈对角布置，距离抽采钻孔CH的距离分别是L1、L2、L3和L4。各含量测试钻孔施工见煤后，采用直接法测试煤层瓦斯含量，分别为X1、X2、X3和X4。
根据瓦斯含量确定有效抽采半径的方法是：当X0≥8m3/t时，含量测试钻孔测得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于8m3/t时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Li(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Li的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R1；当X0≤8m3/t时，含量测试钻孔测得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于0.7倍的X0时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Li(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Li的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R1。
根据瓦斯压力确定有效抽采半径的方法是：当测试的煤层瓦斯压力P≥0.74MPa时，压力测试钻孔的瓦斯压力Pi(i＝1,2…4)小于0.74MPa时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Si(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Si的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R2；当测试的煤层瓦斯压力P≤0.74MPa时，考虑到煤层中游离瓦斯占瓦斯含量总量的10％～20％，煤层瓦斯含量用近似公式表示，则瓦斯含量抽采率达30％后的残余瓦斯压力则为(P为测压孔抽采前瓦斯压力，b为吸附常数)，当经历d天抽采后的测压钻孔测试的瓦斯压力Pi(i＝1,2…4)小于Pc时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Si(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Si的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R2。
比较瓦斯含量判定的有效抽采半径R1和压力法判定的有效抽采半径R2，选其中大值为钻孔有效抽采半径R，即R＝max{R1,R2}。

Claims (1)

1.一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法，其特征在于采取如下步骤进行：
步骤1：选取无构造，不受采动应力的影响，钻孔施工巷道距离待测煤层法向距离在20m至40m之间的合适测试地点；
步骤2：沿钻孔施工巷道走向一字排开，布置6个测压钻孔，分别命名Y5、Y3、Y1、Y2、Y4和Y6，Y5与Y3间距2m，Y3与Y1间距2m，Y1与Y2间距5m，Y2与Y4间距2m，Y4与Y6间距2m；
步骤3：6个测压钻孔施工完成后，按压力测试方法封孔测压；
步骤4：待6个压力测试钻孔的瓦斯压力读值稳定后，施工抽采钻孔CH，抽采钻孔CH见煤后，采用直接法测试抽采钻孔煤层瓦斯含量X0，同时，现场采集煤样备用；
步骤5：继续施工抽采钻孔，直至抽采钻孔终孔点穿透煤层顶或底板0.5m，抽采钻孔施工完成后，封孔、合茬、抽采瓦斯；
步骤6：抽采钻孔CH经连续抽采d天后，停抽，分别施工煤层瓦斯含量测试钻孔H1、H2、H3和H4，测试钻孔见煤后，采用直接法测试煤层瓦斯含量，分别记为X1、X2、X3和X4；
步骤7：将现场采集的煤样，带回实验室测试煤样吸附瓦斯的a和b常数；
步骤8：计算并确定钻孔有效抽采半径R；钻孔有效抽采半径R确定判据，按如下方式进行：
根据瓦斯含量确定有效抽采半径R1的方法是：当X0≥8m3/t时，含量测试钻孔Hi(i＝1,2…4)测得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于8m3/t时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Li(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Li的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R1；当X0≤8m3/t时，含量测试钻孔测得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于0.7倍的X0时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Li(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Li的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R1；
根据瓦斯压力确定有效抽采半径R2的方法是：当测试的煤层瓦斯压力P≥0.74MPa时，压力测试钻孔的瓦斯压力Pi(i＝1,2…4)小于0.74MPa时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Si(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Si的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R2；当测试的煤层瓦斯压力P≤0.74MPa时，煤层瓦斯含量用近似公式表示，瓦斯含量抽采率达30％后的残余瓦斯压力为(P为测压孔抽采前瓦斯压力，b为吸附常数)，当测压钻孔经d天抽采后瓦斯压力Pi(i＝1,2…4)小于Pc时，该钻孔距离抽采钻孔CH的距离Si(i＝1,2…4)在有效抽采半径范围内，取Si的最大值为瓦斯抽采钻孔抽采d天的有效抽采半径R2；
比较瓦斯含量判定的有效抽采半径R1和压力法判定的有效抽采半径R2，选其中大值为钻孔有效抽采半径R，即R＝max{R1,R2}。
CN201610799085.3A 2016-08-31 2016-08-31 一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法 Active CN106401557B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610799085.3A CN106401557B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610799085.3A CN106401557B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106401557A CN106401557A (zh) 2017-02-15
CN106401557B true CN106401557B (zh) 2019-05-07

Family

ID=58000548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610799085.3A Active CN106401557B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106401557B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110186843B (zh) * 2019-04-24 2020-03-20 中国矿业大学 一种高压介质注入钻孔有效影响半径的测定装置及方法
CN110410060B (zh) * 2019-06-19 2020-07-31 中国矿业大学 一种钻孔有效影响半径快速测定方法
CN110424949B (zh) * 2019-06-24 2021-06-22 中国矿业大学 煤层瓦斯参数随钻快速测试的反演计算方法
CN113123785B (zh) * 2021-03-18 2022-06-21 太原理工大学 一种煤矿瓦斯抽采达标有效抽采半径测算方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101824982A (zh) * 2010-04-19 2010-09-08 中国矿业大学 煤层瓦斯抽放有效半径测定方法
CN102748065A (zh) * 2012-07-30 2012-10-24 武汉大学 一种针对大采长工作面空白带瓦斯抽采方法
CN104121011A (zh) * 2014-07-16 2014-10-29 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于瓦斯含量法测定钻孔有效抽采半径的方法
CN104295289A (zh) * 2014-08-14 2015-01-21 神华集团有限责任公司 一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101824982A (zh) * 2010-04-19 2010-09-08 中国矿业大学 煤层瓦斯抽放有效半径测定方法
CN102748065A (zh) * 2012-07-30 2012-10-24 武汉大学 一种针对大采长工作面空白带瓦斯抽采方法
CN104121011A (zh) * 2014-07-16 2014-10-29 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于瓦斯含量法测定钻孔有效抽采半径的方法
CN104295289A (zh) * 2014-08-14 2015-01-21 神华集团有限责任公司 一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于抽采瓦斯量测定地面钻孔有效半径研究;张树川等;《安徽理工大学学报( 自然科学版)》;20151231;第1-5页
基于煤层原始瓦斯含量和压力的割缝钻孔有效抽采半径测定;刘厅等;《煤矿安全》;20140831;第45卷(第8期);第8-11页
基于钻孔瓦斯流量和压力测定有效抽采半径;余陶等;《采矿与安全工程学报》;20120731;第29卷(第4期);第596-600页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106401557A (zh) 2017-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100449115C (zh) 用于确定被一井眼穿透的地层的特性的方法
CN106401557B (zh) 一种联合测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力确定钻孔有效抽采半径的方法
CN106522928B (zh) 一种酸化压裂后停泵测井口压降不稳定试井方法
Tan et al. In situ investigations of failure zone of floor strata in mining close distance coal seams
CN104379870A (zh) 用于确定储层的径向流响应的渗透率或迁移率的方法
CN105093349A (zh) 一种实测巷道顶板内部裂隙发展发育规律的方法
Yamamoto Implementation of the extended leak-off test in deep wells in Japan
Meng et al. In situ investigation and numerical simulation of the failure depth of an inclined coal seam floor: a case study
CN114352299B (zh) 一种深埋长隧洞tbm施工条件下并行超前超深地质预报方法
Chen et al. Case study: fault slip induced by hydraulic fracturing and risk assessment of casing deformation in the Sichuan Basin
Mostafavi et al. Model-based uncertainty assessment of wellbore stability analyses and downhole pressure estimations
CN102155213B (zh) 矿井采动裂隙的动态检测方法
Subrahmanyam Evaluation of hydraulic fracturing and overcoring methods to determine and compare the in situ stress parameters in porous rock mass
CN103161499A (zh) 井下煤层突出危险区域划分方法
Shang et al. Research on influencing factors of effective gas extraction radius in coal mine based on multiple linear regression
CN109899050A (zh) 形成复杂裂缝网络的煤层气藏压裂方法
Lee et al. Leak-off test interpretation and modeling with application to geomechanics
Forbes et al. Natural fracture characterization at the Utah FORGE EGS test site—discrete natural fracture network, stress field, and critical stress analysis
CN201526309U (zh) 地下水文观测孔
CN104912549B (zh) 煤层气区域参数测试方法
CN110630320B (zh) 基于钻孔注入流量测量的覆岩隔离注浆充填层位确定方法
Yue et al. Drilling process monitoring for a wealth of extra factual data from drillhole site investigation
Guo et al. Development of a pressure coring system for the investigation of deep underground exploration
Huang et al. An Integrated Approach to Constrain In-Situ Stress Field: Comprehensive Geomechanical Analysis
Haghi et al. A case study for HCL-based fracturing and stress determination: A Deformation/Diffusion/Thermal approach

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant