[发明专利]一种多分层煤体的多级瓦斯流态化抽采方法

说明书

一种多分层煤体的多级瓦斯流态化抽采方法，适用于煤矿井下使用。先向目标煤层钻取多个共用同一竖向钻井的水平钻井和瓦斯抽采钻井，利用强化措施使水平钻井周围煤体发生破碎；然后利用三向阀连接可伸缩铜管，可伸缩铜管前端固定有装有多功能组配装置，将多功能组配装置放置于多个水平钻井设计位置后，将竖向钻井和瓦斯抽采钻井进行封孔，将富含O₂的空气分级依次注入多个水平钻井内，通过实时监测水平钻井内的温度、气体浓度等相关参数，启动电极击火器，使得破碎煤体发生阴燃。煤体长时间阴燃过程可有效促进储层瓦斯的驱替扩散与解吸渗流。该方法操作简单，成本相对较低，可有效提高瓦斯抽采钻井内的瓦斯抽采效率。

技术领域

本发明涉及一种多分层煤体的多级瓦斯流态化抽采方法，尤其是一种适用于煤矿井下使用的的多分层煤体的多级瓦斯流态化抽采方法。

背景技术

针对深部多分层煤体的储层渗透率低限制瓦斯高效抽采等现状，常规技术手段是采用高压水力压裂技术、相关注热技术（注热蒸汽、微波辐射）及深孔爆破等方法，这些方法主要是借助外部激励手段通过高压水介质、高温、气体膨胀等手段破坏煤体结构，使煤储层内部多尺度孔裂隙结构体积增大，贯通的裂隙网络可为瓦斯运移提供一定的流动路径，在一定程度上可提高瓦斯气体的抽采效率。

然而，这些常规技术手段在现场应用中存在着一定的限制性。例如，高压水力压裂技术的应用往往需要大量的水资源，这对于一些特定的水敏煤体或多分层煤体的压裂会以破坏储层结构或压裂液滤失等因素难以发挥其最大效用。单纯的高压水力压裂技术不能够控制钻进内裂隙的扩展方向，受到地应力的影响，压裂所需的水压通常较大，这对压裂设备的要求较高；相关注热技术通过注入大量的热量使煤体结构发生热破裂现象，产生一定数量的微裂隙，但在应用过程中，基于地热存在和较大致裂煤层区域范围，实现煤体致裂所需的热量较大，而热蒸汽和微波辐射的介质转化率较低及煤体较低的热传导率在很大程度上影响作用范围；深孔爆破技术通常存在哑炮现象，其瞬间高压作用容易对上下赋层造成较大的应力扰动，存在诱发动力灾害的安全隐患。因此，针对上述存在的问题，需要一种新型高效的低渗煤层瓦斯抽采方法，保证安全施工的前提下，大幅提高煤层瓦斯抽采效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术所存在的不足之处，提供一种操作简便、成本低、保证安全施工的前提下，大幅提高煤层瓦斯抽采效率的低渗多分层煤层内的瓦斯高效抽采。

技术方案：本发明的多分层煤体的多级瓦斯流态化抽采方法，使用多个多功能组配装置，每个多功能组配装置内均设有电极击火器、温度探测器、压力传感器和气体浓度探测器，电极击火器、温度探测器、压力传感器和气体浓度探测器分别通过电极击火器导线、温度探测器导线、压力探测器导线、气体浓度探测器导线通过可伸缩铜管与地面主机相连接，所述可伸缩铜管由大尺寸可伸缩铜管和小尺寸可伸缩铜管构成，所述地面主机包括温度监测装置、压力监测装置和多组分气体监测装置，可伸缩铜管还通过单向阀门顺序连接有注气泵、注气管和气体混合罐体；

其特征在于步骤如下：

a. 在存在多分层煤体的区域施工竖向钻井，竖向钻井穿过底层和多个煤层直至最深处的煤层中，在竖向钻井穿过的每一层煤体中布置沿煤层走向的水平钻井，并保证所有水平钻井都沿同一个方向钻进，利用强化措施使水平钻井周围煤体发生破碎；

b. 在所有水平钻井指向方向处布置与竖向钻井平行等深的瓦斯抽采钻井，瓦斯抽采钻井与所有水平钻井的终端均保持相同的距离并不连通；

c．将多功能组配装置设置在小尺寸可伸缩铜管，电极击火器导线、温度探测器导线、压力探测器导线、气体浓度探测器导线穿过小尺寸可伸缩铜管最终汇集到大尺寸可伸缩铜管中并延伸至地表，将大尺寸可伸缩铜管设置在竖向钻井中，将小尺寸可伸缩铜管设置在水平钻井中，小尺寸可伸缩铜管与大尺寸可伸缩铜管之间通过三向阀连接，检查各水平钻井内管路的气密性；

d．在瓦斯抽采钻井中布置瓦斯抽采管并使用封孔器封孔，同时利用封孔器对穿过大尺寸可伸缩铜管竖向钻井进行封堵；