[发明专利]煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法

权利要求书

1.一种煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法，其特征在于：该方法包括封孔压裂和瓦斯驱赶两个阶段，步骤如下：

a.根据煤层地质信息参数，确定钻孔间距，在预开采的煤层（1）中施工一组水平分布的钻孔（2），钻孔（2）的数量根据压裂范围设定，至少有3个，在已施工完成的钻孔（2）中插装高压胶管（3），然后用封孔材料（4）进行封孔；

b.封孔完成后，选择任意一个钻孔（2）作为压裂钻孔，将压裂钻孔中的高压胶管与高压气泵（5）相连接，同时在管路中依次接入阀门（6）、气体压力传感器（7）和气体流量传感器（8），通过高压气泵（5）向压裂钻孔中注入高压气体，进入该钻孔（2）中的高压气体的压能破坏煤层的整体性，导通煤层本身的孔隙裂隙，增加煤层（1）透气性的同时不影响煤层对瓦斯的吸附解吸效应；

c.将与注入高压气体的压裂钻孔相邻的其他钻孔（2）的高压胶管（3）与瓦斯抽采管路（11）连接；

d．由于煤层（1）中的瓦斯由孔隙压力高的位置向孔隙压力低的位置移动，注入高压气体的压裂钻孔周围会形成较高的孔隙压力，与之相邻的其他钻孔（2）周围则形成较低的孔隙压力，较高的孔隙压力与较低的孔隙压力之间形成了孔隙压力梯度，即瓦斯压力梯度，此时进入气压驱赶瓦斯阶段，瓦斯抽采系统开始抽采相邻钻孔内的瓦斯，此阶段气体压裂孔所需的气压较压裂阶段小，可降低向压裂钻孔中注气的压力；

e．当瓦斯抽采浓度检测仪上显示抽采浓度降低至设定值以下时，完成一个压裂钻孔的瓦斯驱赶，将下一个钻孔（2）作为压裂钻孔注入高压气体行压裂，同时将之前的压裂钻孔变为抽采孔连入抽采管路进行瓦斯抽采；

f．重复步骤e多次，直至将一组水平分布的每一个钻孔（2）都作为压裂钻孔注入高压气体压裂过，并在压裂的同时，对相邻的其他钻孔进行瓦斯抽采。

2.根据权利要求1所述的煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法，其特征在于：利用井下压风系统驱动气动马达作为高压气泵（5）的动力源，或利用防爆电机作为高压气泵（5）的动力源。

3.根据权利要求1所述的煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法，其特征在于：可根据现场需要并联多台高压气泵（5），以实现大排量高气压快速进行压裂的目的。

4.根据权利要求1所述的煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法，其特征在于：所述向钻孔（2）中注入高压气体的压裂时间根据钻孔间距、煤层硬度、节理裂隙发育情况以及检测压裂过程中的气压和流量的参数综合确定；气压驱赶瓦斯阶段所需时间根据抽采系统的瓦斯浓度变化情况进行确定。

5.根据权利要求1所述的煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法，其特征在于：如果煤层硬度大或地应力大时，先对压裂钻孔实施常规的高压水致裂，然后再向压裂钻孔中注入高压气体进行致裂。

6.根据权利要求1所述的煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法，其特征在于：所述的高压气体为井下压风系统提供的空气源，或为容易被煤层吸附的氮气、CO₂气体。