[發明專利]一種微波輔助抽提與水力壓裂相協同的煤層增透方法

有效

• 申請號: 201511019052.4
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105484720B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 林柏泉;李賀;洪溢都;劉統;王瑞;楊威;黃展博
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/24;E21B43/22;E21B33/13;E21F7/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種微波輔助抽提與水力壓裂相協同的煤層增透方法，屬于煤礦井下水力壓裂相關技術領域，尤其適用于松軟高瓦斯煤層。

背景技術

我國煤礦70％左右的高瓦斯突出煤層具有微孔隙、低滲透、高吸附性的特點，導致大部分煤層瓦斯抽采困難，瓦斯災害嚴重。水力壓裂是提高煤層瓦斯抽采效果的有效技術措施之一，但是現有的水力壓裂技術效果不穩定、存在卸壓不充分等現象。微波輔助下的有機溶劑抽提能夠溶解煤中的有機小分子化合物，疏通煤體的孔裂隙，大大提高煤體的孔隙率和滲透率，同時，微波輻射能夠有效促進瓦斯解吸，產生的熱應力更是能夠撕裂煤體，產生微裂紋。然而，該項技術由于有機溶劑難以滲透進入煤體而不能在煤礦現場推廣應用。因此，亟需研究一種新型技術，能夠將有機溶劑抽提與水力壓裂結合起來，達到快速致裂、擴孔、促解吸的效果。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中存在的不足之處，提供一種方法簡單、能夠大幅提高水力壓裂效率的微波輔助抽提與水力壓裂相協同的煤層增透方法。

技術方案：本發明的微波輔助抽提與水力壓裂相協同的煤層增透方法，包括在煤層中施工一個水力壓裂鉆孔，還包括以下步驟：

a、在施工完成后的水力壓裂鉆孔內送入壓裂管、微波護管和瓦斯抽采管，直至壓裂管和瓦斯抽采管的前端到達煤層頂板、微波護管的最內端到達煤層中部，三管的外露端距孔口的距離為0.1m；

b、將微波天線連接在同軸波導管前端，然后送入鉆孔中的微波護管內，直至微波天線到達微波護管的內端；

c、將同軸波導管的外露端連接波導管轉換器，波導管轉換器依次連接矩形波導管和微波發生器；

d、在壓裂管外端部連接高壓膠管，高壓膠管依次連接高壓水泵、混合箱、溶劑箱和水箱；

e、在壓裂管與水力壓裂鉆孔壁面之間放置注漿管，對水力壓裂鉆孔內壓裂管、微波護管和瓦斯抽采管兩側分別用聚氨酯進行封堵，孔內側的封堵端面距微波護管內端的距離為2m，孔外側的封堵端面距孔口的距離為1m；

f、通過注漿管向兩處聚氨酯之間注入水泥砂漿；

g、待漿液完全凝固后，打開高壓水泵，使水箱中的水與溶劑箱中的有機溶劑在混合箱中均勻混合，混合液體經過高壓膠管和壓裂管對煤層實施水力壓裂；

h、水力壓裂的同時，打開微波發生器，產生的微波依次通過矩形波導管、波導管轉換器和同軸波導管，最后到達微波天線，并由微波天線向水力壓裂鉆孔進行輻射；

i、當水力壓裂設備的壓力表顯示壓力明顯上升時，將瓦斯抽采管與井下瓦斯管網連接，進行瓦斯抽采。

所述的微波護管為聚四氟乙烯材質，既能透射微波又能保護微波天線和同軸波導管。

所述的微波發生器的工作頻率為2.45GHz，功率為2kW。

所述的有機溶劑為四氫呋喃。

有益效果：本發明通過水力壓裂能夠在煤體中產生大量裂隙，在高壓水中均勻混合有機溶劑(四氫呋喃)，溶劑能夠滲入煤體裂隙內，從而大大增加了溶劑與煤體的接觸面積；在微波的輔助下，有機溶劑能夠溶解煤中的有機小分子化合物，疏通煤的孔裂隙；同時，微波輻射產生的熱效應能夠促進煤層瓦斯解吸，產生的熱應力更能夠撕裂煤體，產生微裂紋；本發明將水力壓裂、溶劑抽提與微波輻射相結合，大大提高了煤層孔隙率、滲透率，促進了瓦斯解吸，從而大幅度提高了瓦斯抽采效果，在本技術領域內具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本發明的一種微波輔助抽提與水力壓裂相協同的煤層增透方法示意圖。

圖中：1-煤層，2-水力壓裂鉆孔，3-壓裂管，4-瓦斯抽采管，5-微波天線，6-同軸波導管，7-微波護管，8-波導管轉換器，9-矩形波導管，10-微波發生器，11-聚氨酯，12-注漿管，13-水泥砂漿，14-高壓膠管，15-高壓水泵，16-混合箱，17-溶劑箱，18-水箱。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述：

本發明的微波輔助抽提與水力壓裂相協同的煤層增透方法：具體步驟如下：

a、在煤層1中施工一個水力壓裂鉆孔2，在施工完成后的水力壓裂鉆孔2內送入壓裂管3、微波護管7和瓦斯抽采管4，直至壓裂管3和瓦斯抽采管4的前端到達煤層1頂板、微波護管7的最內端到達煤層1中部，三管的外露端距孔口的距離為0.1m；

b、將微波天線5連接在同軸波導管6前端，然后送入鉆孔中的微波護管7內，直至微波天線5到達微波護管7的內端；