[發明專利]一種基于四向布井的原位熱解流態化瓦斯抽采方法

有效

• 申請號: 201911373403.X
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111173554B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 翟成;徐吉釗;孫勇;叢鈺洲;李宇杰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/00;E21B43/12;E21B43/22;E21B43/243;E21B47/06;E21B47/07
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種基于四向布井的原位熱解流態化瓦斯抽采方法，其特征在于具體步驟為：

a. 利用鉆機向預開采煤層或封閉采空區遺留煤層（1）內鉆取若干個鉆井組，每一個鉆井組包括一個四向水平鉆井（2）和四個瓦斯抽采鉆井（3），四向水平鉆井（2）包括一個垂直鉆孔，垂直鉆孔低端利用轉向鉆頭分別向四個方向水平布置鉆孔，四個瓦斯抽采鉆井（3）分別與垂直鉆孔平行，并分別布置在四個方向水平布置鉆孔的水平延伸方向的延長路徑上方，每一個瓦斯抽采鉆井（3）下鉆位置位于水平鉆井（2）的軸線方向上，鉆井完成深度位于水平鉆井（2）上側1-3m位置；

b. 在四向水平鉆井（2）的垂直鉆孔和四個方向水平布置鉆孔中布置可伸縮銅管（4），垂直鉆孔中的可伸縮銅管（4）一端通過設置在垂直鉆孔底部的五向分流閥門（6）分別與四個方向水平布置鉆孔中的可伸縮銅管（4）一端連接，四個方向水平布置鉆孔中布置的可伸縮銅管（4）的另一端均設置有多功能組配裝置（5），在垂直鉆孔中可伸縮銅管（4）頂端外側設置封孔器（18）封孔，多功能組配裝置（5）內設置有壓力傳感器（20）、氣體探測器（21）、溫度傳感器（22）和擊火器（23），四個多功能組配裝置（5）分別布置在四向水平鉆井（2）內三分之二井長設計位置；

c. 在四個瓦斯抽采鉆井（3）中分別布置抽采管（19），并在抽采管（19）頂端上設置封孔器（18）封孔，抽采管（19）通過管路連接負壓風機；

d. 將多功能組配裝置（5）的導線通過可伸縮銅管（4）與地面主機連接，并使用三向閥（14）將氣源與可伸縮銅管（4）內連通，氣源包括氣體混合罐體（17），氣體混合罐體（17）出口通過注氣管路（16）設有空氣壓縮泵（15）；

e. 啟動空氣壓縮泵（15），將定量氣體按照設定好的流速從氣體混合罐體（17）沿注氣管路（16）和可伸縮銅管（4）持續注入到四向水平鉆井（2）內，當壓力傳感器（20）檢測到四向水平鉆井（2）內氣體壓力值維持1h不變后，且溫度傳感器（22）檢測到煤體溫度持續上升至200℃時，啟動擊火器（23）使鉆孔周圍的煤體發生陰燃；

利用溫度傳感器（22）持續監測四向水平鉆井（2）周圍煤體溫度，當檢測到煤體溫度超過380℃時、或氣體探測器（21）監測到CO₂、CO氣體濃度急劇上升時，減小氣體泵入速率和泵入流量，降低氧含量，確保四向水平鉆井（2）周圍煤體始終處于陰燃狀態；

e. 當氣體探測器（21）監測到四向水平鉆井（2）內CH₄氣體濃度大幅度增加時，啟動負壓風機，通過四個抽采管（19）將CH₄氣體從預開采煤層或封閉采空區遺留煤層（1）中抽采出來。

2.根據權利要求1所述的一種基于四向布井的原位熱解流態化瓦斯抽采方法，其特征在于：所述可伸縮銅管（4）包括大尺寸可伸縮銅管（4-1）和設置在大尺寸可伸縮銅管（4-1）中的小尺寸可伸縮銅管（4-2）。

3.根據權利要求1所述的一種基于四向布井的原位熱解流態化瓦斯抽采方法，其特征在于：所述地面主機包括多組分氣體監測系統（11）、溫度監測系統（12）和壓力監測系統（13），多組分氣體監測系統（11）通過多組分氣體濃度探測器導線（9）與多功能組配裝置（5）內的氣體探測器（21）相連接，溫度監測系統（12）通過溫度探測器導線（8）與多功能組配裝置（5）內的溫度傳感器（22）相連接，壓力監測系統（13）通過壓力傳感器導線（10）與多功能組配裝置（5）內的壓力傳感器（20）相連接，擊火器（23）通過擊火器導線（7）與地面主機控制連接。

4.據權利要求1所述的一種基于四向布井的原位熱解流態化瓦斯抽采方法，其特征在于：所述五向分流閥門（6）頂端通道為大尺寸可伸縮銅管（4-1），其余四個分流閥門為小尺寸可伸縮銅管（4-2），通過對從大尺寸可伸縮銅管（4-1）泵入的氣體流量進行四等份，分別流入至四個小尺寸可伸縮銅管（4-2）中，且五向分流閥門（6）內部含有一四向分流器，通過遠程控制對周圍四個水平鉆井（2）內破碎煤體實時陰燃情況進行氣體流量控制，確保氣體泵入速度和泵入流量維持破碎煤體始終處于陰燃狀態。