[发明专利]一种低渗透性煤体的新型煤层气增产方法

说明书

本发明提供一种低渗透性煤体的新型煤层气增产方法，将原煤样切割成立方体形状，晾干后置于JFC溶液中浸泡；将煤体放置在高压电脉冲增透实验平台的刚性三轴压力室中，模拟地层压力；用压力泵向刚性三轴压力室中注入NaCl溶液；在高压脉冲电源上接通开关，电极在NaCl溶液中进行高压电脉冲放电加载，重复放电多次后完成高压电脉冲加载。本发明以液态中静水压高压电脉冲放电致裂煤层技术为基础，利用JFC溶液改善煤体亲水性，以及NaCl溶液提高电导率的三重作用下，形成一种系统化煤层增透、煤层气增产方法，为煤矿瓦斯抽放和煤层气开采提供更为安全有效的技术手段，能增加煤层气的开采效率和抽采量。

技术领域

本发明涉及一种低渗透性煤体的新型煤层气增产方法，属于煤层气开采技术领域。

背景技术

我国蕴藏的煤层气资源丰富，但煤层的低渗透性导致其利用率低下、抽采效率不高，造成了资源的极大浪费，目前如何提高低渗透性煤体的抽采效率仍是业界的一大难题。

传统的水压致裂技术峰值压力较低，若煤矿向更深处开采，单纯的增加静水压力会导致设备体积变大、结构复杂，注水压力大，高压封口困难，成功率降低；水压致裂法对于松软的煤层，很容易造成支撑剂嵌入煤体裂隙不再继续发展，甚至裂隙发生闭合。水压致裂法瓦斯高压水进入后不易排出，开采率不高，仅适用于层理发育不明显、连通性好、渗透率高的煤体，对于低渗透性煤体效果不佳。同时，由于瓦斯在煤层中大部分是以吸附状态存在的，传统水压致裂技术对于吸附瓦斯的影响甚微，因此对于提高煤层瓦斯的抽采效果也非常有限。

高压电脉冲技术主要应用于石油开采中，煤炭行业应用、研究较少，因此对其作用机理方面的研究并不深入。而对电脉冲的作用机理主要集中于电脉冲的热效应，对内部变形、裂缝开展等研究较少，尤其是高压电脉冲能量损耗规律方面仍存在很大的空白。目前仅提出了高压电脉冲技术在地面上的应用，对于井下应用方式尚不明确。

静态爆破技术是近年逐步发展的一种新型破碎技术，常应用于煤矿井下复杂环境的煤层增透试验。其中静态爆破药孔的布置对静态爆破效果来说尤为关键，但目前多依靠现场的实践经验来确定，缺少理论基础和依据。另外爆破裂隙的形成与发育情况仍未进行系统性研究，无法获得更为理想的煤体致裂效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种低渗透性煤体的新型煤层气增产方法，以液态中静水压高压电脉冲放电致裂煤层技术为基础，利用JFC溶液改善煤体的亲水性，H₂O和CH₄分子的竞争吸附关系，以及NaCl溶液提高电导率的三重辅助作用下，进一步提升低渗透性煤体的煤层气开采效率及抽采效率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种低渗透性煤体的新型煤层气增产方法，包括以下步骤：

(1)通过切割机将原煤样切割成立方体试块，晾干后，将煤体试件置于非离子表面活性剂溶液中进行浸泡处理；

(2)浸泡完成后，取出煤体试件，在试件中部打孔；

(3)将煤体放置在高压电脉冲增透实验平台进行操作，先进行高压电脉冲设备连接及准备工作；

(4)将煤样试件放入刚性三轴压力室中，模拟地层压力；

(5)用压力泵通过NaCl溶液注入口向刚性三轴压力室中注入NaCl溶液；

(6)在高压脉冲电源上设置充电电压后接通开关，电极在NaCl溶液中进行高压电脉冲放电加载，试件重复放电20次后，停止放电，高压电脉冲加载完成。

步骤(1)所述立方体试块的大小为300mm×300mm×300mm；所述非离子表面活性剂为JFC溶液；JFC溶液质量浓度为0.32％，浸泡时间为24h。