[发明专利]一种液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层气开采方法，尤其是一种液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法。

背景技术

我国煤储层具有“三低一高”的特点(低渗透、低饱和度、低压和高含气量)，导致煤层气开采投入成本高，而产出率低，煤矿区煤层气开发利用困难。目前，煤矿企业主要通过煤层增透，即增强煤层渗透性的方法来提高煤层气产量，煤层增透方法主要包括水力化增透、高能气体致裂以及定向长钻孔的增透抽采技术等。水力化增透技术工艺操作简易、技术成本低廉等优点，但通常需要现场具有保护煤岩柱的条件，易诱发喷孔导致巷道瓦斯超限，影响施工作业安全。高能气体致裂增透技术工艺复杂，技术成本高，低渗碎软煤层施工作业时送药、下管难度大，而由于煤体的各向异性以及装药量的限制，导致爆破范围小、裂纹扩展定向性差，同时，由于煤层内甲烷的存在，爆破过程中增加了诱发孔内瓦斯爆炸和突出的危险。定向长钻孔技术具有钻孔施工长度大和定向钻进的优点，但在低渗碎软煤层中抽采效果难以发挥其优势。随着煤层气开发进入深部开采，储层高应力、低渗透的特性愈加显著，现有的煤层增透方法已无法满足煤层气抽采的要求。

综上所述，现有技术无法完全适应深部开采下的煤层特性，缺乏有效提高煤层气产出率的煤层气开采方法。

发明内容

本发明提供了一种液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法，完全适应深部开采条件下的煤层特性，能够有效提高煤层气产出率。

本发明采用的技术方案如下：

一种液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法，包括以下步骤：

a)在井下巷道内向煤层气开采煤层钻出抽采钻孔，并在所述抽采钻孔内切割出若干切槽；

b)在所述煤层气开采煤层内，与所述抽采钻孔距离2-6m的位置钻出监测钻孔；

c)布置抽采管路，将所述抽采管路一端伸入至所述抽采钻孔内，另一端与抽采设备连通，在所述抽采管路上安装抽采截止阀；

d)布置注射管路，将所述注射管路一端伸入至所述抽采钻孔内，另一端与注液氮泵连通，在所述注射管路上安装注液氮截止阀；

e)使用抽采钻孔密封装置对所述抽采钻孔进行密封；

f)在所述监测钻孔内安装温度监测装置，并将稳定后的温度值确定为初始值T₀，使用监测钻孔密封装置进行密封所述监测钻孔；

g)在确定所述注液氮截止阀关闭，所述抽采截止阀开启的情况下，启动抽采设备开始煤层气抽采作业；

h)在监测到煤层气抽采瞬时量降低到初始抽采值的30％-50％或低于30ml/min时，关闭所述抽采截止阀和所述抽采设备，停止抽采作业；

i)打开所述注液氮截止阀，启动所述注液氮泵，开始对所述抽采钻孔进行注液氮作业，液氮注入速度为20-40ml/min；

j)当所述温度监测装置监测到的温度T降低至初始值T₀的10％以内时，关闭所述注液氮泵和所述注液氮截止阀；

k)当所述温度监测装置(11)监测到的温度T上升至初始值T₀附近时，重复操作步骤i)和j)，所谓初始值附近是指|T-T₀|/T₀＜5％；

l)重复步骤k)3-5次，完成注液氮作业；

m)重复步骤g)-l)；

n)重复步骤m)2-3次。

上述液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法，在步骤d)之后，在步骤i)之前，还包括步骤d1)：将注水泵与所述注射管路连接，并在连接管路上安装注水截止阀，确定所述注水截止阀处于关闭状态；在步骤d1)之后，在步骤i)之前，还包括步骤i1)：打开所述注水截止阀，启动所述注水泵，进行注水作业，注水速度为40-100I/min，注水3-5h后，关闭所述注水泵和所述注水截止阀，完成注水作业。

在上述液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法中，所述注水泵和所述注水截止阀之间还连接有脉冲注水控制器，用于形成脉冲式水流，并调整注水压力，使注水压力保持在2-5MPa。

在上述液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法中，所述抽采钻孔长度为15-80m，直径为70-100mm。

在上述液氮冻融裂化煤层增透的煤层气开采方法中，所述切槽深度为30-50cm，宽度为5-10cm，相邻两个所述切槽的距离为1.5-2.5m，所述切槽(3)的切槽面与煤层最大主应力方向夹角大于87°。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：