[發明專利]煤礦采動穩定區儲層內的游離煤層氣濃度測算方法

有效

• 申請號: 202110286044.5
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113030430B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 李日富;唐建平;林府進;王然;江萬剛;付軍輝;張玉明;孫朋;賈泉敏;劉文;王亞洲;郭恒;馬正恒
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;E21F17/00
• 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

本發明涉及一種煤礦采動穩定區儲層內的游離煤層氣濃度測算方法，屬于煤礦區地面煤層氣抽采技術領域。S1：估算采場頂板巖層的冒落帶、裂縫帶高度；S2：計算冒裂帶孔隙體積占比；S3：利用插管封孔抽氣測試的方法計算采動穩定區不同高度儲層的游離煤層氣濃度；S4：計算穩定區儲層內游離煤層氣濃度；S5：根據現場實測數據對儲層游離氣濃度進行修正。本發明能夠獲取煤礦采動穩定區內的游離煤層氣的濃度值，為采動穩定區煤層氣可抽采儲量估算提供基礎數據，為準確進行關閉礦井煤層氣開發有利區評價提供支撐，提高了采動穩定區煤層氣的抽采效率。

技術領域

本發明屬于煤礦區地面煤層氣抽采技術領域，涉及一種煤礦采動穩定區儲層內的游離煤層氣濃度測算方法。

背景技術

由于受采煤方法、工藝及裝備的制約，煤層開采時回采率無法達到100％，在采空區內殘留大量的浮煤。同時，采空區邊界也存在一定厚度的煤柱，浮煤及煤柱的甲烷解吸致使采空區內集聚有較高濃度的煤層氣。此外，在開采影響范圍內的煤層受采動影響后所產生的卸壓煤層氣也將通過采動裂隙進入采空區。如果任由這些煤層氣殘存于地下，一方面，會造成嚴重的能源浪費，同時會威脅其他鄰近井下工作面的生產安全，另一方面，其可能通過采動裂隙逸出地表，嚴重地影響地球氣候和生態環境，因此需對采空區或已經封閉的舊巷進行煤層氣抽采。

地面鉆井抽采采動穩定區煤層氣技術是于20世紀90年代后期發展起來的一種新的煤層氣開發方式，主要是在煤礦采空區地面重新鉆井，采用負壓抽采的方法，將殘留在地下空間、巖層和煤層中的煤層氣從已報廢(停采)的煤礦井中抽取出來并。該技術既可以充分利用地下煤層采動對上覆巖層的卸壓增透效應，克服了我國含煤地層特有的低透氣高吸附性的缺點，又可以在時間上避開上覆巖層的劇烈運動期，從而實現地面鉆井抽采運行壽命的最大化，這樣既可以阻止采空區內瓦斯向鄰近工作面涌出，又能夠及時抽采出大量潔凈能源。數值模擬和現場粗略估算是兩種比較常用的采動穩定區儲層內游離煤層氣的測算方法，數值模擬選取對象較為理想化，無法準確反映現場實際情況，而現場粗略估算大多數憑借著以往經驗，在判斷上存在著誤區，若能將兩者結合起來，發揮兩種方法的優勢，可以進一步提高測算的正確度。

由于儲層裂隙體積在采場覆巖內不是均勻分布，使用現有簡單的濃度變化趨勢線積分測算平均濃度不合理。因此亟需一種能夠精確測算煤礦采動穩定區儲層內的游離煤層氣濃度的方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種煤礦采動穩定區儲層內的游離煤層氣濃度測算方法，為采動穩定區煤層氣可抽采儲量估算提供基礎數據，為準確進行關閉礦井(老采空區)煤層氣開發有利區評價提供支撐，從而提高采動穩定區煤層氣的抽采效率。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種煤礦采動穩定區(老采空區)儲層內的游離煤層氣濃度測算方法，具體包括以下步驟：

S1：估算采場頂板巖層的冒落帶、裂縫帶高度；

S2：計算冒裂帶孔隙體積占比；

S3：利用插管封孔抽氣測試的方法計算采動穩定區不同高度儲層的游離煤層氣濃度；

S4：計算穩定區儲層內游離煤層氣濃度；

S5：根據現場實測數據對儲層游離氣濃度進行修正。

進一步，步驟S1中，根據目標區域巖層巖性分布和巖層力學參數基本信息，利用經驗法對采場頂板巖層的冒落帶、裂縫帶高度進行估算。

進一步，步驟S1中，計算冒裂帶孔隙體積占比，具體包括：

(1)單一煤層時，煤層氣儲層高度計算公式如下：

其中，M為開采煤層法線厚度；h為開采煤層法線垂高；t、w、l分別為與開采方式、煤體硬度及煤層傾角有關的巖土參數；