CN105201481A - 液态co2相变多点致裂增透方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于煤层中的液态CO2相变多点致裂增透技术，主要解决了煤层透气性差，瓦斯抽采难的一系列问题。本发明包括设置在煤层中的致裂试验钻孔，致裂试验钻孔内设置有液态CO2致裂管，多根液态CO2致裂管串联在一起，在液态CO2致裂管后面接上两个封孔器，利用推杆将液态CO2致裂管和封孔器推送到试验钻孔内。液态CO2致裂管利用导电引线连接与设置在试验钻孔外部的矿用***连接。在完成上述布置以后，进行封孔，运用矿用***对多跟液态CO2致裂管加热，使CO2液体在较短时间内转变为高压的CO2气体，对煤体进行作用产生裂隙，从而提高瓦斯的抽采效率。本发明还包括对液态CO2致裂钻孔和抽采钻孔的布置距离以及时间的选择。

Description

液态CO2相变多点致裂增透方法
技术领域
本发明涉及煤层致裂增透方法，具体为一种液态CO2相变多点致裂增透方法。
背景技术
我国煤矿多为高瓦斯低透气性矿井，液态CO2相变致裂技术是根据我国煤矿的特点和需求开发的一种本质安全型和可靠的新型煤矿煤层增透技术。该技术在一些矿井进行了部分工业性试验，原有的技术为液态CO2相变单点致裂，存在如下缺陷：
（1）液态CO2单点致裂释放的能量不足，对煤层的破坏形成的裂隙太小，煤层透气性增加不明显；
（2）液态CO2单点致裂对煤层的影响范围太小；
（3）液态CO2单点致裂由于释放的CO2太少，对于钻孔深度长的钻孔，钻孔内部空间太大，无法起到很好的致裂效果。
因此开发一种能够有效克服上述技术缺陷的煤层致裂方法势在必行。
发明内容
本发明为解决目前液态CO2单点致裂释放的能量不足，对煤层的破坏形成的裂隙太小，煤层透气性增加不明显的技术问题，提供一种液态CO2相变多点致裂增透方法。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种液态CO2相变多点致裂增透方法，在煤层里布置一组致裂试验钻孔，在每个致裂试验钻孔中布置一套液态CO2致裂装置，对煤层进行液态CO2相变多点致裂，增加煤层的透气性；致裂完成后退出液态CO2致裂装置并在每个致裂试验钻孔中连接负压抽采管路进行瓦斯抽采，同时在两个相邻的致裂试验钻孔间布置两个抽采钻孔也进行瓦斯抽采，加快煤体瓦斯的抽采。
进一步的，所述的液态CO2致裂装置包括设置在致裂试验钻孔内的多根串接起来的液态CO2致裂管，所述多根液态CO2致裂管运用导电引线串联，导电引线一端与液态CO2致裂管相连在致裂试验钻孔内，另一端引出到致裂试验钻孔外并连接有矿用***；所述致裂试验钻孔内在靠近钻孔出口的位置顺次设置有两个用于封孔的封孔器，两个封孔器与最后一根液态CO2致裂管串联，封孔器连接一根高压水管，高压水管接到致裂试验钻孔外与打压泵连接；通过推杆将上述连接设备推送进致裂试验钻孔内的试验位置，推杆另一端与钻机连接固定。
在完成上述布置以后，进行封孔，运用矿用***对多根液态CO2致裂管加热，使CO2液体在较短时间内转变为高压的CO2气体，对煤体进行作用产生裂隙，从而提高瓦斯的抽采效率。
进一步的，所述的封孔是利用打压泵通过高压水管往封孔器里注水，使封孔器膨胀与致裂试验钻孔壁紧密贴合，从而起到封孔的效果。
进一步的，所述致裂试验钻孔内布置的封孔器位于致裂试验钻孔内20米处，根据封孔器到致裂试验钻孔终孔位置的距离确定液态CO2致裂管的数量为5～10根。
相邻致裂试验钻孔间距为20米，位于相邻致裂试验钻孔之间的两个抽采钻孔的间距为6米；抽采钻孔与相邻的致裂试验钻孔的间距为7米。如图2所示。
本发明主要包括两个方面的内容，一是根据致裂试验钻孔长度确定液态CO2致裂管的数量，再通过液态CO2相变多点致裂技术对煤层作用，增加煤层的透气性，提高抽采效率；二是通过致裂试验钻孔和抽采钻孔的布置方式，提高液态CO2对煤层的作用效果与范围，使抽采钻孔得到最大化抽采作用。所采用的致裂试验钻孔的间距以及抽采钻孔的间距能够最大限度的完成抽采工作，确保瓦斯资源的充分利用。
附图说明
图1致裂试验钻孔致裂布置示意图。
图2抽采钻孔布置示意图。
1-致裂试验钻孔，2-抽采钻孔，3-液态CO2致裂管，4-导电引线，5-矿用***，6-封孔器，7-高压水管，8-打压泵，9-推杆，10-钻机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明专利做进一步说明。
液态CO2相变多点致裂增透方法，致裂试验钻孔的布置如图1所示，钻孔内布置有多根液态CO2致裂管（数量由钻孔长度确定），以及封孔器，液态CO2致裂管通过导电引线连接，另一端与试验钻孔外的***连接，封孔器利用高压水管与打压泵连接，连接完成后连接推杆将致裂管与封孔器推送到致裂试验钻孔内，推杆另一端与钻机连接固定，然后通过打压泵对封孔器注水封孔，再通过***起爆试验钻孔内的液态CO2致裂管，产生高压气态CO2对煤体进行作用，形式裂隙，增加煤体的透气性。钻孔的布置如图2所示，先在煤体内布置致裂试验钻孔，相邻致裂试验钻孔的间距为20米，通过上述布置进行液态CO2相变多点致裂，致裂后退出致裂装置并连接负压抽采管路进行瓦斯抽采。相邻两个致裂试验钻孔间布置两个抽放钻孔并连接抽采管路进行抽采，加快了瓦斯抽采速度。矿用***用于控制液态CO2致裂管内的CO2膨胀并产生高压，以实现煤层致裂。
本发明主要利用多根液态CO2致裂管对煤体进行致裂增透，合理布置试验钻孔与抽采钻孔的距离，提高煤层的透气性和瓦斯抽采效率，适用于煤层中长度为80～150米的钻孔。本发明所公开的方法以及所用到的数据能够最大限度的提高致裂效果以及瓦斯抽采效果，提高资源的回收利用率，降低工作成本。

Claims (5)

1.一种液态CO2相变多点致裂增透方法，其特征在于：在煤层里布置一组致裂试验钻孔（1），在每个致裂试验钻孔（1）中布置一套液态CO2致裂装置，对煤层进行液态CO2相变多点致裂，增加煤层的透气性；致裂完成后退出液态CO2致裂装置并在每个致裂试验钻孔（1）中连接负压抽采管路进行瓦斯抽采，同时在两个相邻的致裂试验钻孔（1）间布置两个抽采钻孔（2）也进行瓦斯抽采，加快煤体瓦斯的抽采。
2.如权利要求1所述的液态CO2相变多点致裂增透方法，其特征在于：所述的液态CO2致裂装置包括设置在致裂试验钻孔（1）内的多根串接起来的液态CO2致裂管（3），所述多根液态CO2致裂管（3）运用导电引线（4）串联，导电引线（4）一端与液态CO2致裂管（3）相连在致裂试验钻孔（1）内，另一端引出到致裂试验钻孔（1）外并连接有矿用***（5）；所述致裂试验钻孔（1）内在靠近钻孔出口的位置顺次设置有两个用于封孔的封孔器（6），两个封孔器（6）与最后一根液态CO2致裂管（3）串联，封孔器（6）连接一根高压水管（7），高压水管（7）接到致裂试验钻孔（1）外与打压泵（8）连接；通过推杆（9）将上述连接设备推送进致裂试验钻孔（1）内的试验位置，推杆（9）另一端与钻机（10）连接固定。
3.如权利要求2所述的液态CO2相变多点致裂增透方法，其特征在于：所述的封孔是利用打压泵（8）通过高压水管（7）往封孔器（6）里注水，使封孔器（6）膨胀与致裂试验钻孔（1）壁紧密贴合，从而起到封孔的效果。
4.如权利要求2或3所述的液态CO2相变多点致裂增透方法，其特征在于：所述致裂试验钻孔内布置的封孔器（6）位于致裂试验钻孔（1）内20米处，根据封孔器（6）到致裂试验钻孔（1）终孔位置的距离确定液态CO2致裂管（3）的数量为5～10根。
5.如权利要求2或3所述的液态CO2相变多点致裂增透方法，其特征在于：相邻致裂试验钻孔（1）间距为20米，位于相邻致裂试验钻孔（1）之间的两个抽采钻孔（2）的间距为6米；抽采钻孔（2）与相邻的致裂试验钻孔（1）的间距为7米。
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