[發明專利]低滲煤層液氮凍融裂化增透方法

有效

• 申請號: 201510418400.9
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104963674B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 沈春明;張浪;汪東;舒龍勇;郭建行;高旭;張慧杰;齊慶新
• 申請（專利權）人: 煤炭科學技術研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種煤層增透方法，尤其是一種低滲煤層液氮凍融裂化增透方法。

背景技術

抽采煤層氣不僅可以開發利用煤層氣資源，更為關鍵的是能夠保障煤層開采的生產安全。但低滲煤層由于煤層裂隙、層理發育不充分，煤層氣滲透率極低，這不僅不利于煤層氣的開發利用，更不利于煤層開采的生產安全。如何高效開采低滲煤層煤層氣已經成為國內外科研人員和工程技術人員普遍關注的技術課題，并已經取得諸多科研成果。

目前，提高低滲煤層煤層氣開采率的方法主要是通過煤層增透技術，具體而言，包括水力化增透技術，高能氣體增透技術和定向長鉆孔增透技術等等。其中，水力化增透技術具有工藝操作簡易、技術成本低廉等優點，但通常需要現場具有保護煤巖柱的條件，并且易誘發噴孔導致巷道瓦斯超限，影響施工作業安全。高能氣體增透由于技術工藝復雜，技術成本高，低滲碎軟煤層施工作業時送藥、下管難度大，且由于煤體的各向異性以及裝藥量的限制，導致爆破范圍小、裂紋擴展定向性差，同時，由于煤層內瓦斯的存在，爆破過程中增加了誘發孔內瓦斯爆炸和突出的危險，因此，這種增透技術的應用受到嚴重限制。定向長鉆孔增透技術具有鉆孔施工長度大和定向鉆進的優點，但在低滲碎軟煤層中抽采效果難以發揮其優勢。

隨著煤炭進入深部開采，煤層高應力、高瓦斯和低滲透的特性愈加顯著，現有煤層增透技術越來越無法滿足礦井安全生產要求。

發明內容

為了解決目前低滲煤層增透技術適應性差，增透效果差，本發明提供了一種低滲煤層液氮凍融裂化增透方法。

本發明采用的技術方案如下：

低滲煤層液氮凍融裂化增透方法，其特征在于：包括以下步驟：

a)在井下巷道內向低滲煤層鉆出凍融鉆孔和監測鉆孔，所述凍融鉆孔孔徑為75-105mm，孔深不小于20m，所述凍融鉆孔中心與所述監測鉆孔內壁最小距離為3-6m；

b)布置第一管路，將所述第一管路一端伸入所述凍融鉆孔內，同時用封孔裝置封閉所述凍融鉆孔，將所述第一管路另一端與制氮分離裝置相連接，所述制氮分離裝置用于制出液氮，所述制氮分離裝置與注液氮泵連接；

c)在所述監測鉆孔內安裝溫度監測裝置，待所述溫度監測裝置監測的溫度穩定后，確認此時的溫度即為所述監測鉆孔內的初始溫度T0；

d)啟動注液氮泵，驅動所述制氮分離裝置開始通過所述第一管路向所述凍融鉆孔內注入液氮，并實時監測所述監測鉆孔；

e)當所述監測鉆孔內溫度T相比于T₀降低50％-80％時，停止注液氮作業，并繼續監測所述監測鉆孔內的溫度；

f)當所述監測鉆孔內溫度T升至|T-T₀|/T₀＜5％時，重復步驟d)和e)；

g)重復步驟f)3-5次。

上述低滲煤層液氮凍融裂化增透方法在步驟c)之前，還包括步驟c1)：布置第一管路支路，將所述第一管路支路一端與所述第一管路連通，另一端與水箱連接，所述水箱與注水泵連接，在所述第一管路和所述第一管路支路上分別安裝有第一控制閥和第二控制閥，用于在向所述凍融鉆孔注液氮和注水之間進行切換；在步驟d)之前，還包括步驟d1)：關閉所述第一控制閥，打開所述第二控制閥，啟動所述注水泵，開始通過所述第一管路支路向所述凍融鉆孔注水，并實時監測所述監測鉆孔內是否有水滲出，在確認有水滲出后，繼續注水30-60min，然后停止注水作業，關閉所述注水泵，打開第一控制閥，關閉第二控制閥。

上述低滲煤層液氮凍融裂化增透方法在步驟c)之前，還包括步驟c2)：布置第二管路，將所述第二管路一端伸入所述凍融鉆孔內，另一端與所述水箱連接，所述水箱與所述注水泵連接，在所述第二管路安裝有第三控制閥用于在向所述凍融鉆孔注液氮和注水之間進行切換；在步驟d)之前，還包括步驟d2)：關閉所述第一控制閥，打開所述第三控制閥，啟動所述注水泵，開始通過所述第二管路向所述凍融鉆孔注水，并實時監測所述監測鉆孔內是否有水滲出，在確認有水滲出后，繼續注水30-60min，然后停止注水作業，關閉所述注水泵，打開第一控制閥，關閉第三控制閥。

在上述低滲煤層液氮凍融裂化增透方法中，所述第一管路伸入所述凍融鉆孔內的端頭靠近孔底，所述第二管路伸入所述凍融鉆孔內的端頭靠近孔口。

在上述低滲煤層液氮凍融裂化增透方法中，在將所述水箱與所述第一管路支路或所述第二管路連接前，先與脈沖注水控制器連接，通過所述脈沖注水控制器實現向所述凍融鉆孔脈沖式注水。