[發明專利]一種聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統及方法

在審

• 申請號: 201910023573.9
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109707435A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 王蘇健;姜永東;宋超;王鵬;黃克軍;黃欣;康智鵬;宋曉;牟俊慧;周軍平;劉浩;李棟;周鳳
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司;重慶大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統，其特征在于：包括聲場系統、水力壓裂系統以及瓦斯抽采管路系統；

其中瓦斯抽采管路系統包括煤層瓦斯抽采鉆場、鉆孔和瓦斯管；

所述聲場系統包括超聲波發生器以及與其相連的換能器，所述換能器放置于煤層鉆孔內；

所述水力壓裂系統包括壓裂泵以及水箱，所述壓裂泵的進水端與所述水箱相連，所述壓裂泵的出水端與抽采鉆孔相連。

2.如權利要求1中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統，其特征在于：還包括用于整合聲場系統以及水力壓裂系統能量的聲震孔，所述聲震孔在煤礦內鉆取設置，由煤礦邊緣延伸至煤礦內，所述換能器設置在聲震孔伸入煤礦內的一端上；所述壓裂泵的出水端連通至聲震孔設置在煤礦外側的一端上。

3.如權利要求2中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統，其特征在于：所述聲震孔直徑為100～120mm，孔長為工作面長度的0.3倍，孔的入口端需密封，密封長度為4～6m。

4.如權利要求2中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統，其特征在于：所述聲震孔內放置若干個換能器。

5.如權利要求1中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統，其特征在于：所述超聲波發生器設有多臺，且其輸出功率均獨立調節。

6.如權利要求5中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統，其特征在于：所述換能器的頻率為15～30kHz，單臺超聲波發生器最大功率為3kw，總功率9kw。

7.如權利要求1中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采系統，其特征在于：所述抽采孔的直徑為75～120mm，孔長為工作面長度的0.5倍，封孔長度3～5m。

8.一種聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采方法，其特征在于：利用超聲波的空化效應、振動效應、熱效應促進瓦斯解吸、擴散、流動；同時利用水力壓裂致煤層形成主裂縫和大量微裂縫網絡促進瓦斯滲流。

9.如權利要求8中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采方法，其特征在于，包括以下步驟：

使用礦用鉆機鉆取抽采孔、聲震孔；

在聲震孔中放入若干個換能器，在煤層機巷中放置超聲波發生器，換能器導線與超聲波發生器連接；

在煤層機巷中安裝水箱和壓裂泵，壓裂泵的出水端高壓管放入聲震孔中；

密封煤層氣瓦斯抽采孔、聲震孔；

對煤層實施水力壓裂致裂煤層；

在水力壓裂保壓和卸壓后長時間實施聲場激勵煤層瓦斯。

10.如權利要求9中所述的聲場與水力壓裂復合技術提高煤層瓦斯抽采方法，其特征在于，在抽采期間，保持聲震孔處于飽水狀態并連續性的對煤層瓦斯實施聲場激勵。