[发明专利]一种基于四向布井的原位热解流态化瓦斯抽采方法

说明书

一种基于四向布井的原位热解流态化瓦斯抽采方法，适用于预开采低孔渗易自燃煤层或封闭采空区遗留煤层的瓦斯流态化高效抽采。钻取四向水平钻井和周围四个瓦斯抽采钻井组成的钻井组，利用气体聚能爆破方法对水平钻井周围煤体进行致裂破碎，然后将多功能组配装置固定在可伸缩铜管前端并移动至适当位置；封孔后，将空气注入水平钻井内，启动电极击火器使破碎煤体发生阴燃。其步骤简单，使用效果好，有效提高瓦斯的流态化开采和后续的煤体采掘，极大地增加了煤与瓦斯的利用率，具有应用普适性、操作简单的优势。

技术领域

本发明涉及一种基于四向布井的原位热解流态化瓦斯抽采方法，尤其适用于预开采低孔渗易自燃煤层或封闭采空区遗留煤层的瓦斯流态化高效抽采。

背景技术

我国煤层普遍具有瓦斯含量高、渗透率差、埋藏深等特点，致使煤体无法依靠自然条件进行瓦斯抽采，且受到现有煤体开采技术的限制往往导致在采空区遗留大量的煤炭资源，造成遗留煤体及富含的瓦斯气体等资源的浪费。针对预开采含瓦斯煤层，必须采取先抽瓦斯后采煤的技术方案，降低煤层内的瓦斯压力和含量至安全界线以下；针对封闭采空区遗留煤层内瓦斯气体的利用效率，需要采取相应的致裂手段强化瓦斯抽采。目前针对深部煤层及瓦斯气体等资源的开采，常规手段包括水力压裂技术、流态化开采相关技术等，在多个矿区开展了现场应用并取得了一定的成效。

然而，上述方法存在着一定的应用限制，例如，水力压裂技术需要借助大量的高压水对煤体进行致裂，现场应用对所在区域水资源的含量具有较高的要求；另一方面，对于富含粘土、膨胀土的煤层或润湿性较强煤层而言，煤基质吸水膨胀行为和孔隙内水锁效应会污染储层环境及堵塞基质内瓦斯流动路径，大大降低瓦斯抽采效率；流态化开采相关技术主要是将煤层温度升高至上千度使得各种资源通过气化方式进行开采，而该方法目前主要出于理论研究及概念性阶段，受热注入量、热量控制、煤层气化速率等因素的影响，现场应用还处于摸索阶段。因此，针对上述存在的问题，需要采取一种新的瓦斯抽采方法，不仅能够提高预开采煤层或采空区遗留煤层内部的裂隙贯通程度，而且可充分增加煤炭资源和瓦斯资源的最大化利用。

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、效果较好的流态化煤层开采的瓦斯抽采方法。

技术方案：本发明的基于四向布井的原位热解流态化瓦斯抽采方法，其体步骤为：

a.利用钻机向预开采煤层或封闭采空区遗留煤层内钻取若干个钻井组，每一个钻井组包括一个四向水平钻井和四个瓦斯抽采钻井，四向水平钻井包括一个垂直钻孔，垂直钻孔低端利用利用转向钻头分别向四个方向水平布置钻孔，四个瓦斯抽采钻井分别与垂直钻孔平行，并分别布置在四个方向水平布置钻孔的水平延伸方向的延长路径上方，每一个瓦斯抽采钻井下钻位置位于水平钻井的轴线方向上，钻井完成深度位于水平钻井上侧1-3m位置；

b.在四向水平钻井的垂直钻孔和四个方向水平布置钻孔中布置伸缩铜管，垂直钻孔中的可伸缩铜管一端通过设置在垂直钻孔底部的五向分流阀门与分别四个方向水平布置钻孔中的可伸缩铜管一端连接，四个方向水平布置钻孔重布置的可伸缩铜管，另一端均设置有多功能组配装置，在垂直钻孔中可伸缩铜管顶端外侧设置封孔器封孔，多功能组配装置内设置有压力传感器、气体探测器、温度传感器和击火器，四个多功能组配装置分别布置在四向水平钻井内三分之二井长设计位置；

c.在四个瓦斯抽采钻井中分别布置抽采管，并在抽采管顶端上设置封孔器封孔，抽采管通过管路连接负压风机；

d.将多功能组配装置的导线通过可伸缩铜管与地面主机连接，并使用三向阀将气源与可伸缩铜管内连通，气源包括气体混合罐体，气体混合罐体出口通过注气管路设有空气压缩泵；

e.启动空气压缩泵，将定量气体按照设定好的流速从气体混合罐体沿注入管路和可伸缩铜管持续注入到四向水平钻井内，当压力传感器检测到四向水平钻井内气体压力值维持1h不变后，且温度传感器检测到煤体温度持续上升至200℃时，启动击火器使钻孔周围的煤体发生阴燃；