(1)深孔随钻测试技术
大区域瓦斯治理技术的前提是详细掌握治理区域的瓦斯基础参数和地质特征。当前瓦斯基础参数测试技术存在测试周期长、过程繁琐、随钻测定
参数较少等诸多问题,以信息化、智能化为特征的精准快速测定技术与装备的发展已迫在眉睫。目前,煤层瓦斯基础参数及地质特征的随钻测试技术有随钻取样及随钻流体分析两大技术系列,随钻流体分析主要通过核磁探测、伽马、雷达等方式可以实现煤岩及地质异常体识别、瓦斯压力、瓦斯含量、钻孔放散初速度及煤层渗透率等参数测定功能,通过随钻测量的方式,在施工钻孔的同时,实现对煤层瓦斯基础参数及地质特征的“同步测、超前测、精准测”,满足大型高产矿井智能快速采掘对瓦斯抽采的地质条件精细探测需求。
(2)地面与井上下联合高效开发技术与装备
瓦斯灾害快速治理根本是瓦斯抽采的快速增量上产,以提升探测精度、钻井长度、压裂规模、抽采评价为抓手,以提升装备智能化、提高增渗效率和范围为手段,通过研究井上下联合压裂长钻孔高效抽采瓦斯技术及装备、地面水平井体积压裂高效开发技术、地面井生产动态诊断与改造增产技术及装备、地面井抽排一体化关键技术及装备,可实现煤矿区煤层气区域化高效开发及快速增产。
(3)煤矿井下区域化增渗抽采技术
随着开采深度的增加,煤矿井下区域化增渗强化抽采将是关键举措。相较于地面增渗抽采,煤矿井下实施区域化增渗具有抽采效率高、成本低、布置灵活,尤其是分段压裂技术增加了增渗均匀性。基于煤层坚固性系数分为软煤区域化增渗和中硬煤层区域化增渗两种场景。未来针对松软煤层定向钻进难、遇水易塌孔的问题,需要攻克近煤层顶底板定向长钻孔定向射孔分段压裂压穿煤层技术、梳状钻孔随钻压裂技术,而在中硬煤层中需攻克超深孔多分段协同压裂增渗技术。煤矿井下区域化增渗装备方面,区域化超大流量变频调压压裂泵组的研发可保障井下增渗作业强度、增加增渗范围和效率。此外,井下大流量智能化压裂集群工厂需重点研究具备压裂参数自动计算与输出、压裂参数自动控制执行、模块化泵组调用等功能的大流量集群系统,实现压裂过程手机app 监控、智能化一键压裂、地层压裂液滤失和地质异常判定,实时智能调控压裂参数。井下小体积裸眼长钻孔连续油管分段射孔压裂一体化技术与装备,重点解决定向长钻孔分段压裂利用钻机钻杆不连续和操作复杂的缺点,实现定向长钻孔,分段数据一键输入智能式连续回退不停机压裂工艺。尤其适合邻近煤层顶底板定向射孔压裂一体化作业的高效实施,还可在未增透的定向钻孔进行补压裂或二次压裂增透。
(4)区域精准预测及智能预报警技术
瓦斯超限预警技术有待在高精度瓦斯信息监测设备、瓦斯前兆信息分析理论方面突破。首先基于多源信息融合的预警偏差修正模型,以瓦斯涌出量、瓦斯解吸值、瓦斯涌出参数动态趋势等突出危险性的瓦斯特征指标综合分析模型,融合应力、随钻探测等结果形成真正多源信息融合区域化精准预测预警技术。瓦斯复合动态灾害风险监测识别与预警技术应基于传统方法与先进技术相结合、静态预测与实时动态预警、钻屑法多指标综合检测技术与煤温、电荷、声发射、微震、电磁辐射等连续监测技术。主要识别煤与瓦斯复合动力灾害发生过程中煤岩裂缝与气流多参数(应力、地声、微震、电磁感应)耦合的前兆特征。利用人工智能和深度学习技术,发展煤与瓦斯复合动力灾害多参数前兆特征智能识别方法。深入研究瓦斯复合动力灾害远程监测预警云平台架构,构建基于大数据和云计算的瓦斯复合动力灾害时空多参数信息自动识别预警理论和技术体系,形成从风险信息感知、数据挖掘、监测预警到远程云平台共享的一体化有机框架,从而全面提高我国瓦斯灾害风险隐患管控能力和瓦斯治理水平。
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