[发明专利]一种基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种增加煤层透气性的方法，可以用于开采煤层气、煤矿瓦斯抽采以及消除煤与瓦斯突出，尤其涉及一种基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法及其系统。

背景技术

透气性差的煤层在不采取增透技术时难以直接抽取内部的煤层气，这些难抽放煤层同时也是容易引发煤与瓦斯突出的煤层。目前广泛应用的处理这种高瓦斯低透性煤层的方法有：a，邻近层卸压抽放技术，然而，该种方法不能抽放解决本煤层瓦斯；b，上行开采技术，该种方法需要具备上行开采的瓦斯地质条件，适用范围受限；c，水力割缝技术或者高压脉动注水，这些方法工艺、设备复杂效果不理想；d，深孔爆破预裂技术、二氧化碳驱排技术等，这些方法工艺技术复杂，有一定的危险性等等。

上述方法要么使用范围受限，从而大面积推广不易，要么成本过高，技术工艺复杂、操作不便。因此，急需研究一种新的增加煤层透气性的方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有增加煤层透气性的方法存在的使用范围小、成本过高、技术工艺复杂和操作不便的技术问题，提供一种基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法及其系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法，其包括下列步骤：

1)利用水泵将水泵入蒸汽发生器中；

2)所述蒸汽发生器产生常压水蒸汽、过热水蒸汽或沸水；

3)蒸汽发生器产生的常压水蒸汽、过热水蒸汽或沸水通过预先设置在目标煤层中的管路、封孔器和煤层钻孔注入煤层中。

一种实现上述基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法的系统，其包括水箱、水泵、蒸汽发生器、封孔器和管路，水泵的进水口与水箱连接，水泵的出水口通过水管与蒸汽发生器的进水口连接，蒸汽发生器的出汽口与管路的一端连接，管路的另一端通过设置于煤层钻孔端口的封孔器与煤层钻孔连接。

本发明又一技术方案的所述蒸汽发生器还能设置在所述煤层钻孔的端口中，以减少热能的损耗。

本发明的上述技术方案是基于对高瓦斯低透性突出煤层的赋存瓦斯的认识与目前的吸附理论不完全相同而提出的。高瓦斯低透性煤层瓦斯除部分为吸附瓦斯外还有一部分以甲烷与水的结晶体的形式存在，这些结晶体呈不均匀分散状分布于煤层的孔裂隙中，正是这些结晶体的存在才使煤层瓦斯不易流动，从而产生瓦斯聚集区，进而在适当的条件下引起煤与瓦斯突出，这种结晶体的存在是煤与瓦斯突出的一个必要条件，解释了为什么瓦斯突出时突出区域温度降低以及会在短时间内涌出比所测煤层瓦斯含量大的多的瓦斯量。本发明提出的方案通过将常压水蒸汽、过热水蒸汽或沸水注入目标煤层，一方面提高了煤层温度，增加了甲烷分子的动能，有利于瓦斯解析，另一方面破坏了甲烷与水结晶体的结构，不仅极大地加速了瓦斯的解析，同时疏通了甲烷流动的通道，增加了煤层的透气性。

本发明与背景技术相比，具有可以高效便捷的增加煤层的透气性的特点，从而利于大量抽取煤层气，获得高效廉价的清洁能源，降低矿井瓦斯涌出量，同时可以消除煤与瓦斯突出的条件，确保抽取煤层气的环境安全等优点。

附图说明

图1是本发明系统的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明系统的另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例中的一种基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法，其包括下列步骤：

1)利用水泵将水泵入蒸汽发生器中；

2)所述蒸汽发生器产生常压水蒸汽；

3)蒸汽发生器产生的常压水蒸汽通过预先设置在目标煤层中的管路、封孔器和煤层钻孔注入煤层中。

如图1所示，一种实现上述基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法的系统，其包括水箱1、水泵2、蒸汽发生器3、封孔器4和管路5，水泵2的进水口通过水管8与水箱1连接，水泵2的出水口通过水管8与蒸汽发生器3的进水口连接，在水泵2出水口的水管8上设有压力表6，蒸汽发生器3的出汽口与管路5的一端连接，管路5的另一端通过设置于煤层钻孔9端口的封孔器4与煤层钻孔9连接，管路5上设有压力表7。

实施例2

本实施例中的一种基于注入水蒸汽以增加煤层透气性的方法，其包括下列步骤：

1)利用水泵将水泵入蒸汽发生器中；

2)所述蒸汽发生器产生沸水；

3)蒸汽发生器产生的沸水通过预先设置在目标煤层中的管路、封孔器和煤层钻孔注入煤层中。