[發明專利]增加煤層致裂效果的裝置及增加煤層致裂效果的方法

無效

• 申請號: 201110243812.5
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102434192A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 胡江春;王紅芳
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/26
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張紹琳

技術領域

本發明涉及煤層氣抽放的問題，具體是一種增加煤層致裂效果的裝置。

背景技術

近年來，隨著開采強度和開采深度的增大，煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出量越來越高。由此引起的瓦斯事故越來越多。瓦斯災害已經成為礦井生產中最為嚴重的災害之一。防治瓦斯聚集超限、煤與瓦斯突出的技術很多，其中煤層瓦斯預抽放是國內外應用較廣泛的一項重要技術措施。

于此同時，我國煤層氣資源極其豐富，據預算，其資源量約為42×10¹²㎡，居世界第2位，與常規天然氣資源量相當，且基本分布于西氣東輸沿線，開采潛力巨大。

在我國，煤層氣抽采技術的應用尚屬于起步階段，且由于我國煤層受地質構造影響，普遍存在低壓、低滲、低飽和現象，空隙率低，吸附瓦斯難解吸，如不采取人工增滲措施將無法實現工業化抽采，嚴重制約了煤層氣（瓦斯）的抽采效果。煤層鉆孔水壓致裂技術是煤層人工增滲、提高抽采效果的有效方法之一。

但是，煤層裂隙結構面有連通和不連通兩種。前者是煤體中不同結構面組合交切而成的通道，在靜水壓力作用下可以張開，成為煤層氣滲流的通道，釋放出包含在其中的煤層氣。后者是與煤層邊界或者鉆孔壁不連通，終止于媒體內部的結構面，這類結構面與外界不連通，不構成抽放的滲流通道。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的上述技術問題，提供一種增加煤層致裂效果的裝置及方法，所述的這種裝置要解決現有水壓致裂技術不能抽放煤層中不連通結構面中的煤層氣，解決低透氣性煤層難抽放的問題，提高煤層氣抽放率。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的增加煤層致裂效果的裝置，該裝置包括連接桿、若干個可膨脹套管和若干個定壓開關，可膨脹套管和定壓開關間隔設置，連接桿和第一個可膨脹套管通過連接套管連接。

所述的定壓開關由開關通道和開關控制裝置組成，開關控制裝置包括壓縮腔，壓縮腔內設有壓縮彈簧，壓縮彈簧一端固定，另一端設有軟壓片，壓縮腔內設有開關內把手，定壓開關外設有外開關把手。

本發明的增加煤層致裂效果的方法，具體步驟如下：（1）根據綜采工作面和煤層附存條件布置鉆場,確定鉆孔參數；（2）根據鉆場參數和煤層條件將連接桿、若干個可膨脹套管和若干個定壓開關組裝成一個系統；（3）把該系統安裝在兩個封孔器之間并和注水管連接；（4）開始高壓注水壓裂工程；壓力達到定壓開關Ⅰ設定的壓力時，定壓開關Ⅰ打開，水流流向深一級可膨脹套管位置，壓力表突然降壓，持續用高壓泵注水，定壓開關1依次打開，每次會有降壓過程，直到壓力達到定壓開關Ⅱ設定的壓力時，高壓水被注到深層煤層，水壓保持一定的時間后，停泵并打開閥門迅速將水返回。如需要可以重復一次或多次；（5）排除積水，連接抽放管道進行抽放。

該裝置可以根據鉆場參數和煤層條件進行組裝，具有可拆卸性。

該裝置可以通過調整定壓開關Ⅰ或者定壓開關Ⅱ來調整作用在煤層上的載荷。

此外，亦可以采用現有技術中的定壓開關來實現本發明目的。

本發明專利的裝置可以把靜水壓力轉化為脈沖載荷，在鉆孔壁制造更多的裂紋，使不連通結構面轉化為連通結構面，形成滲流通道，解決低透氣性煤層難抽放的問題，提高煤層瓦斯抽放率。

本發明和已有技術相比，其效果是積極和明顯的。通過本發明可以把注射的高壓水轉化為脈沖載荷，從而把不連通的結構面轉化為連通的結構面，加大巖石的破碎程度、使裂紋密度增加，解決低透氣性煤層難抽放的問題，提高煤層氣抽放率。

附圖說明

圖1是本發明的裝置的連接狀態示意圖。

圖2是本發明中的定壓開關的結構示意圖。

圖3是圖2中的A-A剖面圖。

圖4是圖3中的B-B剖面圖。

具體實施方式

本發明的增加煤層致裂效果的裝置如圖1所示，該裝置包括連接桿1、若干個可膨脹套管2和若干個定壓開關，所述的定壓開關分為定壓開關Ⅰ4和定壓開關Ⅱ5，可膨脹套管2和定壓開關間隔設置，連接桿1和第一個可膨脹套管3通過連接套管2連接。

所述的定壓開關由開關通道6和開關控制裝置組成，開關控制裝置包括壓縮腔8，壓縮腔8內設有壓縮彈簧10，壓縮彈簧10一端固定，另一端設有軟壓片11，壓縮腔8內設有開關內把手9，定壓開關外設有外開關把手7。

本發明的增加煤層致裂效果的方法，包括布置鉆場、確定鉆孔參數；組裝編號；安裝系統；注水制裂；煤層氣抽放五個過程，具體步驟如下：