[發(fā)明專利]一種煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104989356A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設計）人: 胡勝勇;張鈺亭;馮國瑞;李振
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00;E21B33/13
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發(fā)明屬于煤層氣體抽采領域，特別是一種煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透方法及系統(tǒng)。

背景技術

目前高瓦斯低透氣性煤層普遍采用的卸壓增透措施包括深孔松動爆破、水射流割縫技術、水力沖孔技術和井下煤層水力壓裂技術，但深孔爆破、水射流割縫技術、水力沖孔技術存在鉆孔有效影響范圍小、工作量大、施工工藝復雜等問題。

水力壓裂技術在煤礦井下煤層增透方面取得了一定的效果，該技術的缺點主要表現(xiàn)在煤層中高壓水進入煤體后，使煤體中的黏性礦物發(fā)生膨脹，煤層軟化，導致裂隙通道閉鎖，減弱了水力壓裂增透煤體的效果。壓裂介質由水變?yōu)闅怏w時，將克服以上問題，然而由于氣體具有可壓縮性，采用氣體壓裂煤層的壓裂壓力將遠高于水壓，則高壓氣體壓裂煤層會面臨密封性難題，一旦密封不嚴，壓裂煤層的氣體壓力就無法達到煤層的致裂壓力，導致高壓氣體壓裂煤層失敗。亟需要一種煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透的系統(tǒng)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供利用井下壓風系統(tǒng)為煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透提供風源且操作簡單、安全可靠的煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透的系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術方案：一種煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透方法及系統(tǒng)，包括注氣系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和壓風系統(tǒng)；注氣系統(tǒng)分別與抽采系統(tǒng)、壓風系統(tǒng)連接，壓風系統(tǒng)分別連接注液系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)；所述注氣系統(tǒng)由制氮機、第一閥門、氣動增壓泵、集氣罐、第一壓力表、第二閥門、減壓閥、第二壓力表、第三閥門、第一三通管、第二三通管、壓裂抽采管組成；

其中：制氮機、第一閥門、氣動增壓泵、集氣罐、第二閥門、減壓閥、第二壓力表、第三閥門、第一三通管、第二三通管依次連接在注氣管路上，集氣罐上安裝有第一壓力表；第一三通管的一個連接端連接有背壓閥，第二三通管的一個連接端與第十閥門連接。

所述注液系統(tǒng)包括風動第一注漿泵、第一注漿管、第五閥門。

所述注漿系統(tǒng)包括風動第二注漿泵、第二注漿管、第九閥門。

所述壓風系統(tǒng)包括壓風管路、風動主管路、第四閥門、四通管，四通管分別連接第一支管路、第二支管路、第三支管路和風動主管路，第一支管路上連接有第六閥門并與風動增壓泵連接，第二支管路上連接有第八閥門并與風動第一注漿泵連接，第三支管路上連接有第七閥門并與風動第二注漿泵連接。

本發(fā)明具有下述有益效果：

（1）本發(fā)明利用井下壓風系統(tǒng)為煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透提供風源，易獲取，且系統(tǒng)內個組成部分為無電部件，實現(xiàn)井下注氣過程中的本質安全性；

（2）本發(fā)明采用高壓氮氣壓裂增透煤層，氣體的高度擴散性，盡可能多地打開煤體中原生微裂隙通道，增強煤體的裂隙度和連通率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明煤礦井下煤層鉆孔高壓氣體壓裂增透的系統(tǒng)的示意圖。

圖中：1.制氮機，2.第一閥門，3.氣動增壓泵，4.集氣罐，5.第一壓力表，6.第二閥門，7.減壓閥，8.第二壓力表，9.壓風管路，10.第三閥門，11.注氣管路，12.第一三通管，13.第二注漿管，14.第一注漿管，15.壓裂抽采管，16.背壓閥，17.煤層鉆孔，18.第二三通管，19.第十閥門，20.抽采系統(tǒng)，21.風動主管路，22.第四閥門，23.水泥砂漿，24.第九閥門，25.四通管，26.第六閥門，27.第一支管路，28.第二支管路，29.第八閥門，30.風動第一注漿泵，31.堵漏粘液，32.第五閥門，33.第七閥門，34.第三支管路，35.風動第二注漿泵。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步說明。

圖1所示，由注氣系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和壓風系統(tǒng)組成；所述注氣系統(tǒng)由制氮機1、第一閥門2、氣動增壓泵3、集氣罐4、第一壓力表5、第二閥門6、減壓閥7、第二壓力表8、第三閥門10、第一三通管12、第二三通管18依次通過注氣管路11連接并與壓裂抽采管15連接；壓裂抽采管15通入煤層鉆孔17；