脉动水力压裂项目阶段总结

word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑高压脉动注水及水力压裂防治煤与瓦斯突出技术项目阶段总结通化矿业集团松树镇煤矿中国矿业大学2012年9月word文档可自由复制编辑目录1工作面概况 12脉动水力压裂卸压增透技术原理 12.1煤体的疲劳损伤 12.2高压脉动水的“水楔”作用 22.3脉动水压力的传播 32.4脉动水力压裂卸压增透过程分析 53脉动水力压裂设备及操作安全措施 53.1密封设备 53.2压裂系统 63.3脉动压裂考察设备 73.4安全措施 74脉动水力压裂施工方案设计 94.1钻孔参数 94.2钻孔密封 115脉动水力压裂现场实施 146脉动水力压裂效果考察 156.1脉动水的分布 156.2脉动水力压裂效果 167主要结论及下一步工作计划 197.1结论 197.2下一步工作计划 20word文档可自由复制编辑1工作面概况该工作面为三水平+206西一采区，地面标高为+840~+850，井下标高为+280~+180，煤层厚度（最大-最小）为3.34~2.8/3.0，煤层倾角较大，煤层倾角（最大-最小）为11°~9°。地质构造复杂，火成岩侵入严重，绝对瓦斯涌出量为0.80m3/min，自然发火期为10个月。煤尘爆炸指数为37.50﹪。煤层顶板基本顶厚度8.8m，为中-粗粒砂岩，直接顶厚度为1.0m，黑色细砂岩，煤层底板基本底厚度0.7m该工作面地质构造为向斜的南翼深部，呈单斜构造，地层走向最大130°最小118°，平均地层走向125°。地层倾角最大11°，最小9°，平均地层倾角10°。由于该区域内没有巷道控制，所有资料都借鉴地质报告，在采区内有r1、r2、r3断层，r1正断层倾向330°、走向63°、倾角68°、落差8.0～13.0米，对巷道掘进没有影响。r2正断层倾向148°、走向59°、倾角65°、落差8.0～3.0米，对巷道掘进有影响。r3正断层倾向360°、走向90°、倾角64°、落差13.0米，对巷道掘进没有影响。该采区Ⅰ层煤呈条带状，黑色油脂光泽。为石炭二迭系山西组含煤系，煤层最大厚度为3.34米，最小厚度为2.8米，平均厚度为3.0米；Ⅱ层煤呈粉末状，黑色油脂光泽。为石炭二迭系山西组含煤系，煤层最大厚度为3.1米，最小厚度为2.8米，平均厚度为2.95米；Ⅱ层煤顶板即一层煤底板为灰黑色细砂岩，含植物根茎化石，平均厚度为0.7米。Ⅰ层煤直接顶为灰黑色细砂岩，平均厚度为1米，老顶为灰白色石英质中粒砂岩，平均厚度为8.8米。2脉动水力压裂卸压增透技术原理2.1煤体的疲劳损伤疲劳特性是材料的动力性能之一，在重复、循环或交变荷载作用下，任何材料都会出现疲劳损伤。研究表明，煤岩在循环荷载作用下会发生疲劳损伤，其强度和变形规律与静态荷载作用下有显著不同，煤岩是否发生疲劳破坏和应力门槛值有关，单轴循环荷载作用下煤样疲劳破坏“门槛值”不超过单轴抗压强度的81%，且在疲劳破坏“门槛值”以下进行循环加载、卸载时，也会产生一定程度的疲劳损伤。图1周期脉动水压特征参数示意图为脉动周期载荷的上限应力，为脉动周期载荷的下限应力，应力幅值，为平均应力值，f为频率。煤体中的原生裂隙发育丰富，对煤岩进行水力压裂时，宏观上高压脉动水对煤层的结构破坏过程不同于单轴(多轴)压缩条件下煤岩破坏过程。单轴(多轴)压缩作用下煤的破坏是煤体在外力作用下的破坏，而煤层注水压裂破坏是借助流体水在煤层各种弱面内对弱面两壁面的支撑作用，使弱面发生张开、扩展和延伸，从而对煤层形成内部分割。微观上而言，对于单个的裂隙面，脉动水以强烈的交变应力作用于裂隙面，在裂隙面内产生周期性张压应力。一方面，高频压力波激发煤层孔隙堵塞物，使堵塞物疲劳破碎，疏通煤体孔隙通道，提高注水孔周边渗透率；另一方面，煤体在交变应力下产生疲劳破坏，比在恒压载荷作用下产生破坏所需的最大应力值低。2.2高压脉动水的“水楔”作用脉动水力压裂时，脉动高压水作用于介质后首先在介质上产生裂缝，脉动水渗流到裂缝中，使裂缝得以扩展和延伸，这种作用可以认为是“水楔”的劈裂作用。裂纹初步形成和汇合后，在水射流冲击压力作用下，水射流楔入裂隙，裂隙将产生一定的压力场，在裂隙尖端产生拉应力集中区，它使裂隙迅速发展和扩大，最后使煤岩体破裂。煤体属于一种准脆性材料，裂纹失稳扩散准则为[：(1)式中，为裂纹失稳扩散尖端应力临界值；为裂纹尖端失稳所需的表面能，即裂纹失稳扩散所需克服的阻力；为煤体的弹性模量；为裂纹尺寸。由断裂力学应力强度因子断裂判据得知，在裂纹尖端应力场强度因子可以表述为QUOTEK=ασaπ(2)式中，为应力强度因子；QUOTEα为形状系数(与裂纹大小、位置等有关)；为裂纹尖端应力。由式(2)可以看出，应力强度因子与载荷呈线性关系，并依赖于物体与裂纹的几何形状和尺寸。当脉动高压水的“水楔”作用产生的裂纹尖端应力时，裂纹就失稳扩展。图2脉动水楔作用模型随着煤体内应力升高，发生失稳扩展的临界裂纹长度逐渐变小；随着裂隙扩展和贯通，使煤体中细宏观裂隙增多，即“水楔”作用就是水体在较大的注水压力作用下沿孔周围多种张开型裂隙的流动、渗透和亲润而使各种裂隙扩大、扩展和贯通的过程。由于脉动水使煤层内产生周期性的扩张应力，针对煤体的这一力学性质，利用水的“不可压缩”性，采用具有较高压力的脉动水对煤层进行注水压裂，加速了层理或切割裂隙张开度的增大过程，当在某位置的切向拉应力大于与此相连的次级弱面的壁面之间的联结力和相应切线方向的原始应力之和时，将在该位置处发生次级弱面起裂，具有高压脉动特点的压力水不断冲击煤体的次级裂隙，使其发生上一级弱面所经历的扩展延伸过程。依此规律反复发展下去，直至达到煤分层中的微小裂隙。压力水便达到对煤层的逐级分割作用，达到煤层增透的目的。2.3脉动水压力的传播在对煤体实施脉动水力压裂时，脉动压力是脉动水力压裂的直观表现。通过实验室试验和理论分析得到，对于裂隙中脉动水的传播来说，一定频率的脉动水在裂隙中以脉动压力波的形式传播，在传播过程中可能存在下列情形，即脉动压力波的反射、叠加、往复等。(a)(b)(c)(d)图3脉动水压力在裂隙中的传播脉动压力波在传播过程中发生了以下情况：（1）在脉动压力波开始传播时，初始位移平均分成正负方向传播，到达边界前相当于波在无限长的弦上传播；（2）脉动压力波到达边界后，发生反射，产生半波损失；（3）自边界反射回来的波，相向运动，相遇后，产生叠加，继续传播。以上原因分析了引起脉动压力波振幅的扩大、压力增加的原因。实验室利用数值分析方法通过定义模拟计算得出特定条件下，脉动压力波的振幅扩大1.0~5倍，物理模拟实验对比分析给出了脉动压力幅值能够扩大2.2~4.2倍，现场实施脉动水力压裂对比分析，得出脉动压力幅值能够扩大1.5~3.0倍。特定的煤层具有特定的水力压裂起裂压力。上面对振幅和压力增大的幅度进行了分析，依据分析结果，振幅最大增加5倍。假定同一煤层，p脉为脉动水在裂隙传播过程中产生的最大压力，p静为常规静压水力压裂过程中最大压力。在煤体裂隙未贯通时，存在p静=γp脉式中，γ为压力控制系数，取值范围[1.5，3]。在已知煤层常规水力压裂起裂压力或者水力压裂过程中出现的最大压力，可以推算出脉动水力压裂中会出现的最大压力。2.4脉动水力压裂卸压增透过程分析脉动水力压裂煤层可以分成四个阶段，首先脉动水进入煤体原生裂隙和孔隙中，对煤体产生周期性的冲击，使高压水渗透到煤体中的裂隙和孔隙中并使其充满水。其次，当水充满煤体裂隙后一定频率的脉动压力开始作用煤体，裂隙表面受到交变荷载作用，在脉动水累积冲击下逐渐出现疲劳损伤。再次，随着脉动水压力的逐渐增加，当其超过煤体裂隙的起裂压力时裂隙开始扩展，衍生更多裂隙。最后，在持续的脉动作用下，部分初始裂隙相互连接，新生裂隙进一步延伸，形成贯通裂隙网，煤体透气性大幅度提高。整个脉动水力压裂过程中，煤体的疲劳损伤和脉动水的“水楔”作用是最终形成裂隙网的关键。3脉动水力压裂设备及操作安全措施3.1密封设备PD复合密封材料密封设备包括搅拌机和注浆泵。搅拌机在运输的过程中被损坏，因此采用人工搅拌，注浆泵采用ZBQ-0.6/18气动注浆泵，主要由料斗、气缸组成、泵头总成、气源三联体、双向气控换向阀、行程换向阀、黄铜消声器、高压胶管、机架等组成。（一）工作原理气动注浆泵利用井下风源作为动力源，可以在大淋水、高瓦斯等恶劣环境下工作。该泵通过压缩空气经球阀、气源三联体，经气控换向阀进入气缸，推动气缸活塞带动拉杆、柱塞做往复运动，并通过吸排浆阀实现浆液吸排浆工作。换向时，活塞运行到气缸端部触动行程换向阀，行程换向阀改变压缩空气气路控制气控换向阀换向。利用工作介质（浆液、压缩空气）传递压力信号，组成闭环系统具有自动调控性能。该泵结构简单，使用可靠，无注浆超压问题。该泵换向机构具有气压自动定位性能，无‘自停’现象。还可以无级调节泵排浆量，排浆压力。并具有按照调定所驱动的气源压力自动调节泵排浆量的性能。大量实验证明，自动调节对保证注浆质量，提高注浆效率，特别对注浆施工的安全具有重要意义。（二）主要特点1、能够注粘稠性系数高的粘稠浆液，运动粘度系数可达到2000厘斯，因此，注浆过程中不易堵塞排浆管路，注浆流畅。2、配有气压稳定自动调节系统，能够根据浆液粘稠度自动调节出浆压力和流量，避免“自停”现象，保障了泵体运行的稳定。可以解决高仰角，高压力等复杂条件下的各种注浆需求。3、注浆过程中避免了气体与浆体的直接接触，解决了注浆过程中出现的“气包”现象，确保了注浆封孔质量，注浆速率快，大大提高了工作效率。4、操作简单，清洗方便，移动方便，采用风动力作为动力源，运行过程中安全隐患小。（三）使用环境1、周围空气最高温度不超过50℃2、周围空气最低温度不低于-5℃3、周围空气相对湿度：不大于95%（+25℃4、环境大气压：80kPa～106kPa；3.2压裂系统压裂系统由脉动泵系统、自动控制水箱、高压管路系统等组成如图4所示。高压脉动泵脉冲强度：0~20MPa；脉冲频率：1460次/min；输出流量：125L/min；电机电压：660V，功率：55Kw。为便于操作和控制，注水泵安装有压力表、水表及卸压阀门等附件，水箱容积2m3图4脉动水力压裂系统总图高压管路选用DN32高压胶管。钻孔内采用优质无缝钢管，采用快速接头与高压胶管相连接。无缝钢管外径32mm，内径20mm，壁厚6mm，每节长2m。钢管压裂段开孔，孔密10孔/米。无缝钢管通过中间接头连接，加装密封圈，保证其密封性。3.3脉动压裂考察设备脉动水力压裂过程中采用YCS401矿用瞬变电磁仪探测压裂过程中脉动水的分布。YCS401矿用瞬变电磁仪是便携式、功能强大矿井地质探测仪器，主要用于煤矿井下巷道周围地质构造勘探、测水勘探和地面工程勘探。图5YCS401矿用瞬变电磁仪在软件设计上，集成了经典的和专家的时间域瞬变电磁法勘探理论、技术与方法，其一次场波形发射和二次磁场接收技术和方法，可以进行复杂的地质构造勘探。1、现场探测：集成了多样式一次磁场发射，高精度、高分辨率的二次磁场接收技术与方法。2、文件管理：文件管理工具，可创建文件和删除文件，创建和删除当前二次磁场记录文件。3、数据显示：一次磁场波形发射显示工具，接收二次磁场显示。4、检测处理：一次磁场发射时相对应电流检测，对模数转换器校零，及对二次涡流场增益检测，手工置增益。3.4安全措施（一）前期准备1、脉动水力压裂施工前要对所有参与施工的人员进行安全技术培训及操作培训。2、脉动泵下井前由瓦斯管理科负责先试运行，确保完好。3、瓦斯管理科在+206西一采区第二集中上山压裂孔附近50米范围标注测点，每10米一个，观测脉动水力压裂前后底板、煤层位移等情况。4、由瓦斯管理科负责在泵站处安装3组15个压风自救，并保证压风风量充足。5、脉动压裂设备要安排专职人员操作，操作人员必须经过培训，掌握设备性能及安全措施，且操作熟练、责任心强，严格按照《脉动注水泵使用说明》操作。6、高压脉动泵开启前开泵司机要详细检查高压脉动泵的机械油位情况，水箱的水位。7、加强高压管路系统的安装、使用、维护管理。水力压裂前高压水管路必须用铁线每4m绑扎在巷帮梯子梁或棚腿上；高压胶管连接时，U型卡必须卡到位。安装后必须对高压管路系统进行认真全面的检查，使用前必须对高压管路进行耐压测试，发现异常必须立即处理，否则不得进行高压压裂操作。8、每次施工之前机电科防爆人员及电工要进行防失爆检查，严禁电气失爆。9、所有进入该工作面的人员必须熟悉工作面的避灾路线。10、脉动压裂操作系统必须安装在压裂点的上风侧，脉动压裂操作系统处安设瓦斯传感器，报警、断电值为0.5%。在压裂地点安装瓦斯探头，一旦瓦斯超过1.0%，自动断电。压裂期间，压裂区域的所有人员需撤离。（二）试验过程及控制措施1、脉动水力压裂时水压要逐渐加压，起始水压应在5MPa以下。2、脉动水力压裂过程中，参与脉动水力压裂人员需随身携带瓦斯便携仪，随时掌握钻场瓦斯情况，当瓦斯达到0.7%以上时，必须停止压裂，只有当瓦斯降到0.5%以下时方可继续施工。需要有风电闭锁装置，一旦瓦斯达到1%超限，需自动断电。3、压裂前由瓦斯管理科人员在压裂地点上风侧100m，下风侧200m地点外设置警戒，警戒人员必须佩带便携式瓦斯报警仪，未经允许严禁进入水力压裂区域。4、压裂前由瓦斯管理科放警戒人员落实所在第二集中上山范围以内与脉动水力压裂无关人员的撤离；清点人员无误后电话向矿方现场指挥人员汇报人员撤离情况，人员全部撤到警戒线以外。5、脉动水力压裂过程中，试验人员要站到安全位置，安检部门要设专人观察，警戒，发现瓦斯、顶板异常、片帮或突出现象时，要立即组织人员撤退。6、脉动压裂时，要有专人控制阀门，并密切注意压裂情况和水压表读数，当发现有突出现象或水压超过30MPa时立即卸压。7、压裂跟班负责人必须与生产、通风调度保持电话通信，压裂期间每10~15分钟向通风调度汇报一次参数（压力、水量）。8、压力瞬时失压时应停止脉动水力压裂。9、密切关注水箱水位，防止排空，如供水不及时或出现紧急情况时，必须立即停泵。10、脉动泵停止后，当压力表指示降到0MPa，方可打开卸压阀门放水卸压，放水卸压时严禁人员正对卸压阀门出水口处，防止高压力水喷孔伤人。压裂孔口外与泵站连接段应设置三通并安装卸压阀门。11、压裂结束停泵30分钟后，首先由现场工作人员进入现场察看情况；经工作人员及现场负责人检查确认无异常情况后，方可宣布压裂工作结束并向调度室汇报，由调度室通知相关施工单位正常工作。12、脉动水力压裂结束，卸载高压胶管时，严禁人员正对水力压裂注水孔口，防止高压水流喷孔伤人。13、脉动水力压裂结束两天，待钻孔孔内压力稳定后，方可卸载孔口高压胶管，并连接管网进行抽放。14、避灾路线：发生紧急情况时，现场人员及可能波及到的人员要迅速打开自救器佩戴好，按避灾路线撤离危险现场，进入安全地带，不能够及时撤离现场的人员要迅速打开压风管路阀门，钻入自救袋中。4脉动水力压裂施工方案设计4.1钻孔参数由于松树矿脉动水力压裂条件限制，根据Ⅰ煤层的实际赋存情况及+206西一采区3112工作面巷道布置方式，提出如下方案：在第二集中上山分别布置3组脉动压裂孔和导向孔，通过对压裂孔进行脉动水力压裂，增大煤体的透气性，提高瓦斯抽采效果。巷道和钻孔布置如图6、图7所示。钻孔设计参数见表1、表2。图6巷道和钻孔布置图图7钻孔剖面图表1脉动压裂孔设计参数压裂孔孔号孔深/m倾角/°封孔长度/m方位角/°钻孔直径/mm1#55610273942#75510273943#8051027394表2脉动导向孔设计参数导向孔孔号孔深/m倾角/°封孔长度/m方位角/°钻孔直径/mmA5081027394B7051027394C8051027394D8051027394脉动压裂孔和导向孔交替布置，在实施过程中，先施工导向孔A，然后依次进行A1#B2#C3#D的打钻。钻孔A距离边界巷58米处，压裂孔与导向孔间距为5m。由于现场打钻的问题，2#孔处打了两个钻孔，已不能作为压裂孔，因此将2#孔作为导向孔，C孔作为压裂孔；且C孔在进行脉动压裂过程中，3#孔出水，此现象会影响3#孔的脉动压裂，因此将3#孔作为导向孔，D孔作为压裂孔。由于现场实施打钻的条件限制，现场施工钻孔与设计钻孔参数之间存在差异，现场施工脉动水力压裂钻孔实际参数，见表3。表3脉动压裂孔和导向孔实际参数钻孔钻孔类型倾角/°方位角/°钻孔直径/mm孔深/m岩石/m煤/mA导向孔827310052.52725.51#压裂孔62731005628.527.5B导向孔527310070.544.5262#导向孔527310076.51.575C压裂孔527310073.5073.53#导向孔52731006331.531.5D压裂孔527310061.511.5504.2钻孔密封钻孔密封分为导向孔的密封和压裂孔的密封。4.2.1导向孔密封脉动压裂孔两边的导向孔采用两种实验封孔材料。第一种材料为复合柔性膏体，复合柔性膏体和水的质量比为1:9，设计密封长度均为10m。。第二种材料采用PD复合材料，PD复合材料与水的质量比为2:1。所用的设备均为瓦斯抽采管、注浆管、搅拌机、注浆泵等材料。搅拌机、注浆泵均为风动装置，需在压裂区域巷道提供风源和水源。（一）复合柔性膏体封孔方法及步骤导向孔A采用复合柔性膏体封孔，布袋封孔方式，如图8所示。图8复合柔性膏体封孔方法1-第1注浆管；2-第2注浆管；3-瓦斯抽采管；4-布袋；5-钻孔布袋长度为5米，布袋前端距离孔口10m处，采用复合柔性膏体封孔材料。首先通过第1注浆管注入一定时间的复合柔性膏体，使其堵住布袋前端；然后通过第2注浆管注入复合柔性膏体，当注浆泵注不进去或注浆管1出浆时，停止注浆。布袋体积为39.5L，注浆管在布袋内所占体积为4L，因此需要复合柔性膏体浆液为35.5L。密封导向孔A用复合柔性膏体3.5L，水的体积为35L，因此实际复合柔性膏体浆液体积为38.5L。注浆时间为10min。（二）PD材料封孔方法由于+206西一采区3112工作面地质条件限制，以及为了脉动水力压裂效果的考察，决定导向孔B孔、2#孔和3#孔均采用PD-Ⅲ封孔材料，PD-Ⅲ封孔材料与水的比例为2:1。B孔封孔长度为12.5m，2#下孔为11m，2#上为8m。4.2.2压裂孔密封压裂孔的密封采用两种封孔方法，第一种方法为PD-Ⅲ方法，第二种为注压一体快速封孔器。（一）PD-Ⅲ方法1#孔采用PD-Ⅲ材料封孔，利用人工搅拌，风动注浆泵注浆方式进行钻孔密封，风动注浆泵额定工作压力为0.5MPa，工作性能良好。1#孔用PD-Ⅲ材料4.5袋，封孔长度为15m，PD-Ⅲ材料与水的比例为1.5:1。注浆时间为0.5小时。由于在2#孔位置打了两个钻孔，影响压裂效果。因此改C孔为第二个压裂孔，2#孔为导向孔。C孔也采用PD-Ⅲ材料封孔，用PD-Ⅲ材料5袋，封孔长度为15m，PD-Ⅲ材料与水的比例为2:1。封孔时间0.5小时。（二）注压抽一体快速封孔器C孔在进行脉动压裂过程中，3#孔出水，此现象会影响3#孔的脉动压裂，因此将3#孔作为导向孔，D孔作为压裂孔。压裂孔D采用注压一体快速封孔器封孔。注压抽一体封孔器封孔所需材料主要包括高压胶囊、压力表、单向阀等。快速封孔器连接如图9所示。图9注压一体快速封孔器注压抽一体封孔器封孔工艺选用耐高压胶囊，可承受40MPa以上的压力。利用单向阀、截止阀等阀组实现了注压一体快速封孔及压裂。该工艺具有操作方便、抗压强度大、封孔质量可靠、适应性强等特点，能够实现快速封孔和回收利用，大大减少了时间成本和经济成本。注压抽一体封孔器的使用方法如下：如图连接注压抽一体快速封孔装置，其中2号管路的一端应固定在对面巷帮上，一方面防止压裂过程中高压水将胶囊压出，另一方面能够固定胶囊，防止胶囊移动影响其密封性能；2、压裂前应当严格细致地检查各个接头的连接可靠性；3、确定系统连接准确无误、人员撤至安全区域；4、关闭管路2上的截止阀，打开管路3上的截止阀，开启脉动注水泵对高压胶囊进行注水作业，当连接3号管路的压力表升至10MPa时，完成胶囊注水作业；5、打开管路2上的截止阀，进行压裂作业（管路3上的截止阀始终处于打开状态，确保胶囊的密封效果）；6、压裂作业结束后，关闭脉动注水泵、切断电源、打开溢流阀，对脉动注水泵至管路1段进行卸压，关闭2、3管路上的截止阀，拆除两个单向阀之后的所有设备，整理完毕后妥当放置。压裂孔压裂后的密封为了满足压后抽采的要求，在脉动水力压裂后1天进行密封。打开管路2、3上的截止阀，对钻孔和胶囊进行卸压，密封方法同导向抽放孔方法相同。表4脉动水力压裂压裂孔和导向孔实际封孔情况钻孔钻孔类型孔深/m封孔长度/m封孔方法封孔时间A导向孔52.510复合柔性膏体2012.8.201#压裂孔5615PD材料2012.8.19B导向孔70.512.5PD材料2012.8.212#导向孔76.511PD材料2012.8.21C压裂孔73.515PD材料2012.8.203#导向孔6314PD材料2012.8.30D压裂孔61.513注压一体快速封孔器2012.8.305脉动水力压裂现场实施设备管路连接完毕后要进行确认检查，确保压裂过程的安全。设备配件是否齐全、管路的连接是否正确、U型卡是否缺少、阀门的开闭情况、瓦斯传感器是否效检、警戒线内是否无人、在压裂的过程中操作人员的安全防护以及现场安全联络等问题参照《脉动水力压裂安全措施》一一落实。准备工作完毕后开始压裂。压裂过程中，记录相关数据和现场情况。根据前面所述，本次现场实施脉动压裂孔为1#孔、C孔和D孔。2012/8/30对1#孔和C孔进行了脉动水力压裂，压裂过程如下：1#孔：采用PD材料密封，首先连接好脉动压裂管路，做好脉动压裂前的检查工作。12:05开泵，经过20min，迅速调节溢流阀，压力缓慢上升为3MPa。又经过30min，压力一直稳定在3MPa。12:55停泵，此时压裂孔1#孔和左右导向孔A、B均未出水。表明钻孔的密封效果较好，脉动水力压裂产生的裂隙没有穿过导向孔，而向深部扩展。脉动注水总时间为50min，总注水量为6.25m3C孔：采用PD材料密封，首先连接好脉动压裂管路，做好脉动压裂前的检查工作。1:20开泵，经过20min，迅速调节溢流阀，压力缓慢上升为4MPa，之后压力一直稳定在4MPa，当第55min时，压力突然降为零，停泵。此时C孔右侧未封孔的导向孔3#孔出水。表明脉动压裂产生的裂隙穿过导向孔，压裂成功结束。注水总时间为55min，总注水量为6.875m32012/9/1对压裂孔D进行脉动水力压裂及C孔的二次压裂，压裂过程如下：D孔：采用注压一体快速封孔器进行密封，首先利用单向阀、截止阀等按图6结构连接好胶囊和注水管路，实现注压一体。启动脉动泵，首先对胶囊进行注水升压，经过1min，使胶囊压力达到12MPa。胶囊压力稳定后，切换注水管路，10:55开泵，开始对钻孔注水，单向阀能够使胶囊压力保持在12MPa。经过2min，压裂缓慢升到9MPa，之后管路压力突然降低为零，11:15停泵，此时导向孔3#孔和压裂孔D均出水，导向孔出现黑色污水。注水总时间为20min，总注水量为2.5m3C孔二次压裂：首先连接管路，启动脉动泵。12:40开泵，脉动水充满钻孔以及钻孔周围裂隙，该阶段大约持续30min。13:10注水压力开始上升,。随着压力上升，压裂孔左侧4~7m范围内的上部巷帮出现少量水渗出。在13:40，经过50分钟后，注水压力突然6MPa降为零，压裂孔左侧6~7m上部巷帮锚杆出水，压裂结束。压裂总时间为60min，总注水量为7.5m3表5脉动水力压裂各孔现场信息一览压裂孔注水时间注水量脉动压力等效静压注水压力压裂结果1#50min6.25m3MPa4.8MPa裂隙向深部扩展，导向孔未出水C55min6.875m4MPa6.4MPa右侧未封孔的导向孔3#孔出水D20min3.5m39MPa14.4MPa导向孔3#孔，后期出现黑色污水C二次60min7.5m6MPa9.6MPa压裂孔左侧6~7m上部巷帮锚杆出水6脉动水力压裂效果考察6.1脉动水的分布图10脉动水力压裂区域煤体水的分布图图10为2012/9/1脉动水力压裂区域煤体水的分布图，从图中可以看出，1#孔的两侧水的影响半径为3m，但是纵向影响长度为90m，这可以很好的解释压裂孔1#孔两侧导向孔没有出水，而是压裂裂隙向1#孔深部扩展。对比1#压裂孔和未注水的B孔、2#孔可以看出，未注水钻孔的水量较小，且范围小，而1#孔的两侧水的影响较大，且纵向方向更深入。图片反映了压裂钻孔和未注水钻孔的不同。D#孔为采用高压胶囊封孔的脉动压裂孔，通过图7可以看出，由于D孔下钻时间短，第一次测试D孔时周边3m范围内有水分布，脉动压裂后，对D孔进行第二次测试，从右侧图可以看出，水的分布向深部延伸5~7m，压裂半径横向增大2~3m。从以上分析可以得出，脉动水力压裂之后，钻孔影响范围扩大了5~7m。6.2脉动水力压裂效果在脉动水力压裂完成后，需要立即连接抽采管路，对压裂孔和导向孔进行抽采，考察钻孔瓦斯浓度1个月。并需要提供该区域矿上钻场瓦斯浓度数据，进行对比。图11脉动水力压裂效果考察示意图本次脉动水力效果考察如图11所示，鉴于矿方孔板流量只有三个的前提下，在脉动压裂C孔、抽采孔3#钻孔及右侧总管路布置，进行瓦斯浓度与流量考察。表6+206西一采区压裂现场数据记录日期1#压裂孔B抽放孔2#压裂孔3号孔板C压裂孔3#压裂孔总管孔板1/Pa孔板2/Pa孔板3/Pa16.00%15.00%3.00%3.00%3.00%2.00%2.00%604040235.00%15.00%10.00%5.00%3.00%2.00%2.00%80604044.00%10.00%9.00%3.00%2.00%2.00%3.00%10010010055.00%12.00%6.00%4.00%3.00%2.00%3.00%6012012063.00%9.00%6.00%5.00%3.00%2.00%3.00%100608075.00%12.00%7.00%4.00%2.00%2.00%3.00%80100120表7+206西一采区1号钻场数据记（压裂前）日期12345678910总管12.40%0.50%0.50%1.00%1.40%1.60%2.40%3.70%0.80%1.10%1.40%300.50%1.00%1.00%0.50%1.50%2.00%0.50%2.50%1.00%1.00%1.00%380.50%1.30%1.50%0.50%2.00%1.20%0.60%1.10%0.70%0.50%1.10%420.50%1.30%2.0