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彬長孟村礦:國內首個地面水平井分段壓裂防治沖擊地壓項目在彬長孟村礦成功實施
發布時間:2020-12-22     作者:伍增強   點擊量:1361   分享到:

12月15日,隨著最后一臺壓裂泵車的停泵運行,標志著彬長孟村礦區域防治沖擊地壓項目順利竣工,同時也標志著國內首個地面水平井分段壓裂防治沖擊地壓項目成功實施,該項目是彬長公司年度重點科研攻關項目,為煤炭行業開創了區域防治沖擊地壓工作的先河。

國內煤礦現階段針對沖擊地壓的防治方法主要為局部治理、且集中在井下,存在治理范圍小、作業環境受限、工作量重復頻率高、勞動強度大等問題。在面對礦井災害治理、接續調整、高質量發展的關鍵時期,今年5月份,孟村煤礦與中煤科工集團西安研究院有限公司、陜西省煤層氣有限公司、中國石油集團渤海鉆探工程有限公司井下作業分公司、中煤科工開采研究院有限公司,開展行業交流、團結協作的技術研討,在查閱了大量文獻資料的基礎上、經過嚴謹的科學分析研究、通過數十次的技術交流討論,最終決定采用地面水平井分段壓裂技術實施區域防治沖擊地壓。

水力壓裂是石油領域用于改造油氣藏儲層的一項增產技術。近年來,煤炭行業開始引進該項技術,但主要用于煤層氣增產方面,且施工規模相對較小。本次采用的地面水平井分段壓裂技術是在綜合考慮了石油和煤炭行業的應用情況后,結合施工現場環境、礦井地層結構、區域應力分布等情況下,提出的首個方案。共設計井眼3口(參數井1口,L型水平井2口),目標層為距離煤層頂板較遠的安定組底部、屬礦井中位關鍵層,井場開口位置距離目標層600m、終孔位置距離開口1500m,施工難度之大、風險之高、困難之多前所未有,同時也是國內首次實戰形對整個回采工作面范圍內的頂板進行區域性弱化,影響面積360000m2

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6月上旬完成了項目評審,一次通過了煤炭及石油領域相關專家認可;6月中旬開始地面選址,7月開始鉆進,截至12月15日,所有野外工作已全部結束,歷時200余天。鉆井期間,先后鉆遇第四系黃土、第三系紅土,白堊系華池組泥巖、洛河組砂礫巖、宜君組礫巖,侏羅系安定組砂巖,共計6個地層,跨越地質時期約1.3億年;防范了礦區主要充水水源洛河組砂巖裂隙水的危害,完成鉆探進尺3700m,目標砂巖層鉆遇率100%。壓裂期間,采用了井上下聯合檢測方法、共布置監測點50個,召開現場技術分析談論會10次、形成了每天“6個1”的工作方法、攻關技術難點5處、分析各類監測報告及報表200余份,壓裂31段、射孔84簇、消耗液量40000m3、消耗砂量1100m3,優化設計參數7項,動用各類車輛50車次,單班現場參與工作人員80余人。施工壓力10~23MPa、排量6~11m3/min,實現了最大縫長340m、逢高59m、影響寬度80m的裂縫形態,超過設計參數值的110%。單段壓裂期間,井下微震能量平均增幅約8倍、頻次平均增幅約3.8倍,井下地音能量平均增幅約4.6倍、頻次平均增幅約2.7倍;地面監測的目標巖層破裂事件點數達388個、能量達19000000。

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整個施工過程中,從春夏到秋冬、從酷暑到嚴寒,多次受到惡劣天氣影響。尤其是進入冬季以來,長武地區頻繁出現霜降、雨雪天氣,現場最低溫度達到零下10度。項目組全體人員堅持穩中求進、積極應對,采取了四步走安全技術措施,最大限度的降低了施工影響。一是每天的材料準備時間由當天的早晨調整為前一天的下午,既解決了運順環節受路面結冰影響大的問題,又為第二天的作業時間節約工時90分鐘。二是優化備水系統,將原先的6臺車輛增加為9臺、20m3的罐體由2臺增加為4臺;增加取水水源點1處。三是每次壓裂結束后采用高鹽水全液量沖洗井筒、井口和射孔裝置,單次用量大約1.5噸,很好的解決了管線以及井口余水受凍問題。四是引進流動式鍋爐車,該設備可以向凍結區域提供最大排氣量1260L/h、最高溫度280℃、最大壓力6MPa的蒸氣,即時將凍結區域全部融化。使用該設備期間,現場單點凍結處最快解凍速度3min、現場可解凍凍結點5處。

該項目的成功實施是孟村煤礦以習近平新時代思想為指導,站在政治高度抓安全工作的具體表現,是向國家十三五收官、十四五開局的最好獻禮;充分展現了“認真就是水平、實干就是能力”的彬長文化。為礦區沖擊地壓防治打開了新局面、提供了新思路、樹立了新標桿,使國內煤礦區域災害治理邁出了新步伐,踏上了新征程,奔向了新目標。(伍增強)


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