重庆能源：逼出来的水力压裂，逼出高纯度瓦斯

　　7月10日早班，重庆能源集团松藻煤电公司打通一矿西区第14号瓦斯专抽巷。抽采队水力压裂试验班的8名员工，一到作业点就各就各位。他们今天的任务是钻孔进尺55米，扩孔50米，并完成55米压裂管道的下送和注浆封孔，为下一步再次封孔并压裂创造条件。

　　压裂作业现场，钻机和压裂泵被分置在500米以外，而压裂泵和远控视频相距也有50米。

　　班长冷永利告诉笔者，设备置放保持一定距离，是为了安全。与瓦斯打交道，不能马虎。

　　这已是这个班自2011年4月成立以来接手的第11条瓦斯专抽巷。几天前，他们刚刚啃完西2709工作面南、北瓦斯专抽巷这两块硬骨头。

　　那可真是硬骨头：钻进过程中不时遭遇垮孔、卡钻、煤与瓦斯喷孔的阻碍，岩石硬度系数7~9。若是过去，55米深的钻孔要在一个班拿下，简直是天方夜谭。

　　可时过境迁，对于积累了经验且拥有大功率钻机和先进装备的实验班来说，有一整套办法对付拦路虎。1个掘进条带扇形布置的170个钻场1200个钻孔(其中包括10个压裂孔)的作业任务，实验班只花了6个月时间就完成了，连矿长也对他们刮目相看。

　　接手西区第14号瓦斯专抽巷，这个班充满自信。冷永利告诉笔者，他们的背后是一个庞大的专业团队，不仅有矿上和公司的专业机构，还有集团科技公司和外部科研机构的专家。

　　公司总工程师孙大发介绍，像这样的水治瓦斯专业队伍，全公司6对矿井都建立了。专业队伍、专业作业、专业指导，为公司和集团水治瓦斯研究和应用的成功立了头功。

　　升级版是被逼出来的

　　“水治瓦斯，规范的名字应叫水力压裂增透卸压(提高煤层透气性、卸除瓦斯压力)技术，是我们创新瓦斯治理技术的‘升级版’。”重庆能源集团的瓦斯专家解释，这项技术是通过钻孔快速向煤层注入高压水流，在短时间内将水大量挤入煤层的原生裂缝，引起煤层碎裂，人为产生网状结构的裂缝，从而提高煤层的透气性，释放煤层局部地应力，促成煤层瓦斯释放，再通过预抽钻孔将煤层裂隙分离出来的瓦斯抽出，加以利用。

　　据了解，重庆能源集团现有48对生产和基建矿井，煤与瓦斯突出矿井及高瓦斯矿井有40对，占比达83%。这些煤与瓦斯突出矿井及高瓦斯矿井，吨煤瓦斯含量高达17立方米~29立方米，瓦斯压力高达2兆帕~13.9兆帕(1兆帕相当于每平方厘米承受10公斤压力)，瓦斯含量和压力堪称全国之最，煤层透气性差，常规抽采效果不佳。

　　“瓦斯在煤层中潜伏着，采掘生产引起的震动和地应力变化，随时可能诱发瓦斯突出。破解煤层透气性系数低的难题是关键。水治瓦斯技术的升级版，就是这样给逼出来的。”重庆能源集团副总经理张凤舞说。

　　据了解，早在上世纪60年代中期，重庆能源集团水力冲孔试验就开始了，2006年又与重庆大学合作进行水力割缝试验，获得国家科技进步二等奖，为后来的研究和应用水力压裂技术积累了经验，培养了人才。

　　针对煤矿的特点，该集团特意在科技公司下组建瓦斯研究院来协调内外科技力量，领头消化吸收低渗透油气藏开发技术。他们先后与河南理工大学等科研机构合作，组织攻克水力压裂技术涉及的钻机和泵组选型配套、压裂设计、封孔设备、滤失伤害、返排机理、连续作业和效果评估等难题，成功解决了低渗透率油气开发技术在矿井不适应的问题，以最高70兆帕的超高压力压裂，改变煤层硬度，卸除瓦斯压力。

　　与此同时，该集团实施水力压裂技术保障措施：在全国率先提出“三超前”治理瓦斯理念，即坚持开拓巷道掘进超前、瓦斯抽放超前、保护层开采超前，从生产部署上为水治瓦斯提供足够的时间和空间。同时坚持“四个同步”，即采掘部署审查与瓦斯抽采部署审查同步、安排采掘生产计划与瓦斯抽采计划同步、采掘设计与瓦斯抽采设计同步、瓦斯抽采计划完成情况与各级领导业绩考核奖惩同步，为“三超前”建立机制保障。

　　该集团从2010年开始在十几个矿井推广应用水治瓦斯技术，几百次的试验结果表明，应用水力压裂抽采瓦斯，其压裂有效抽采半径可达25米至70米，瓦斯抽采纯量比传统抽采技术提高8倍至10倍，部分矿井瓦斯抽采浓度比传统抽采方式提高3倍以上，并达到集团提出的“提高抽采效益三分之一、降低抽采成本三分之一、缩短抽采时间三分之一”，突出煤层煤炭产量在原有基础上提高20%以上的预期目标。

　　该集团下属48对生产与建设矿井瓦斯超限次数比五年前下降了98%。原煤生产百万吨死亡率降至0.498，同比下降了64%。重庆能源集团煤炭产量只占全国产量的0.4%，瓦斯抽采量却占全国煤矿的5%;瓦斯利用率比全国平均水平高出约40个百分点。

　　还要走漫长的路

　　重庆能源集团瓦斯治理专家认为，水治瓦斯技术的应用还处在初级阶段，在系统集成工艺、压裂设计、压裂泵组、高效长钻孔钻进、低成本高效封孔等方面，还有很长的路要走。

　　在今年4月的推进会上，重庆能源集团部署全面推广应用水治瓦斯技术。基本要求是开拓先行、压裂跟进，全面推进，不留空白。目标是，利用井下煤层气开采、地面煤层气开采、传统井下瓦斯抽采的各自优势，推动水力压裂技术全面升级。

　　按照设想，重庆能源集团加强了与科研单位的合作，着力攻克不同地质和井工条件下的水力压裂技术集成难关。

　　就在笔者完稿之时，传来消息：重庆能源集团科技公司和松藻煤电公司与生产厂家合作研制的钻机载运轮式车成功了。这又是一个突破，解决了钻机在井下运载极不方便也不安全的问题。

　　此前，重庆能源集团科技公司与生产厂家合作，成功研制出适合南方煤矿低透气性煤层使用的压裂泵。瓦斯研究院组织编制的全国煤炭业首个矿井水力压裂技术标准，也获得国家标准化管理委员会认可。

　　重庆能源集团瓦斯专家表示，煤矿目前应用水力压裂技术，在高压水中试验添加砂子没有成功，也没能像油气行业那样贸然在高压水中添加活性剂，这使得压裂的效果还没达到最佳。

　　此外，在技术研究上，压裂机理(水怎么在煤层中流动，怎样把煤层压裂产生缝隙)的研究、压裂后效果的评估，包括压裂对煤层顶底板是否产生损害，增大开采安全风险的研究，都还没来得及开展，还谈不上科学定论。虽然水治瓦斯技术应用效果非常明显，但煤矿应用水力压裂技术治理瓦斯在总体上还处于试验阶段。所以，重庆能源集团下属矿井的水治瓦斯队伍都取名为水力压裂试验班。