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煤层裂隙是影响煤层气井产量的重要因素,也是煤层瓦斯赋存、运移的重要条件之一。为增加煤层气产量及防止煤矿瓦斯突出,进一步深入研究煤层的原始构造裂隙、人为条件下的压裂裂隙及测算煤层渗透性等因素都十分必要。现目前仅靠目测、开挖等传统手段虽然直观但耗时费力,且不够全面深入也不能还原煤层裂隙的原始状态,而且开挖往往产生新的裂隙。本论文采用逆向思维,利用示踪剂技术直观科学的研究煤层裂隙发育、煤层气井一次压裂效果及煤层的渗透性等特征。
示踪技术是应用示踪剂来研究液体、气体流动踪迹及其规律的一项专门技术。特别是对人员不易到达地点,示踪剂的流动研究更具有独特的优越性。针对探求煤层裂缝渗透性的研究,示踪剂技术具有巨大优势和可靠性。不仅可模拟瓦斯的运移情况,而且对煤层的原始裂隙、渗透性及后期人工干预进行直观感应。
本论文采用选择荧光示踪剂与SF6气体进行试验。其中荧光示踪剂又分为示踪液和示踪砂两种,荧光示踪技术主要用于观察煤层气井裂隙的发育、连通及压裂情况,而SF6主要应用于探求煤层原始裂隙的连通示踪,模拟瓦斯在煤层中的运移情况。示踪液是利用荧光粉与普通水按一定比例配比,利用液体自身重力在地面煤层气井直接注入。示踪砂是将荧光剂附着在经处理过的砂子上,采用人工压裂的方法对煤层气井进行二次压裂,用示踪砂二次支撑煤层裂隙。两种形式的荧光示踪剂注入后,在井下采用开挖可清晰明了的了解和评价煤层的裂隙的连通情况及一次压裂效果,进而为煤层气井的施工提供指导。荧光压裂液采用CBS-X荧光剂,经观察效果非常明显,完全可做为本次研究的要求。CBS-X荧光剂不同与其它荧光液,它不具致癌性能。该产品无毒,允许接触食品,符合环保要求,广泛应用于洗涤产品。化妆品中的添加量在万分之五左右,具体根据白度要求调整。气体示踪剂SF6是当今国内外应用较广的一种非放射性示踪剂,它自然本底低,常温常压下有较高的稳定性,不易与其他物质发生化学反应,色谱分析灵敏度高、不吸附、易扩散迁移且无毒无腐蚀。
由项目依托,研究区选择在晋城寺河、成庄两矿。首先,该地区是全国煤层瓦斯含量较高的矿区,同时也是国内煤层气商业化最成功的地区。再次,指导老师及其领导的团队多年来一直对该地区进行深入研究,有着丰富的基础资料和经验。
通过本论文,利用示踪剂技术研究煤层裂缝通道连通情况以及渗透性可丰富煤层气勘探开发理论。同时也为满足矿井下煤层瓦斯抽放技术提高的迫切需求,为实现“采煤采气一体化”提供理论与技术支撑。