[发明专利]一种井下煤层气抽采方法及其使用的液氮流动冻裂装置

权利要求书

1.一种井下煤层气抽采方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、在煤层上交替布置液氮注入钻孔(2)和强化抽采钻孔(13)；

步骤2、在液氮注入钻孔(2)内插入液氮流动冻裂装置；

步骤3、通过液氮入口(8)向液氮注入钻孔(2)内部持续注入液氮，同时接收从液氮出口(9)回流出的液氮，形成液氮流动回路，当液氮注入钻孔(2)内部残留1/10-3/10的液氮时，停止注入和接收，将液氮入口(8)和液氮出口(9)封死；

步骤4、通过电缆(5)加热提升液氮注入钻孔(2)内部温度，使液氮迅速气化；

步骤5、通过强化抽采钻孔(13)抽取煤层气与氮气的混合气体；

所述液氮流动冻裂装置包括:插入到液氮注入钻孔(2)内的隔板(1)，隔板(1)上插入连接有电缆(5)，液氮注入钻孔(2)开口端部设置有密封盖(6)，电缆(5)的端头伸出密封盖(6)，所述密封盖(6)上设有液氮入口(8)和液氮出口(9)，通过液氮入口(8)向液氮注入钻孔(2)内部持续注入液氮，液氮入口(8)同时接收从液氮出口(9)回流出的液氮，形成液氮流动回路，通过加热电缆(5)对液氮注入钻孔(2)进行加热，所述隔板(1)将液氮注入钻孔(2)分为进气腔和出气腔，所述液氮入口(8)设置在进气腔对应的一侧，所述液氮出口(9)设置在出气腔对应的一侧，所述隔板(1)上设置有第一孔洞(3)和第二孔洞(4)，所述第一孔洞(3)用于电缆(5)的插入，通过向液氮注入钻孔(2)持续注入低温液氮使其在钻孔内流动使液氮注入钻孔(2)温度逐渐降低，煤层内部裂隙中的水分低温凝结成冰，体积膨胀使裂隙得到冲击扩张，低温还会使煤体骨架产生收缩应力，使得煤岩结构产生细微拉伸破坏，通过电缆(5)加热使液氮注入钻孔(2)内部的液氮迅速气化成氮气，体积急剧膨胀进一步冲击煤层裂隙。

2.根据权利要求1所述的井下煤层气抽采方法，其特征在于：所述密封盖(6)上设置有第三孔洞(7)，所述第三孔洞(7)数量为两个，两个所述第三孔洞(7)分别与进气腔和出气腔对应设置，所述第三孔洞(7)用于电缆(5)端头的插入。

3.根据权利要求1所述的井下煤层气抽采方法，其特征在于：所述液氮注入钻孔(2)内设置有温度传感器(10)，所述密封盖(6)上固定有安全阀(11)，所述安全阀(11)连接有用于回收氮气的气体收集装置。

4.根据权利要求1所述的井下煤层气抽采方法，其特征在于：所述液氮入口(8)连接液氮注入装置，所述液氮出口(9)连接液氮回收装置，液氮注入装置与回收装置上安装有流量计。

5.根据权利要求1所述的井下煤层气抽采方法，其特征在于：步骤1所述的液氮注入钻孔(2)半径为80～150mm，孔深为40～130m，相邻所述液氮注入钻孔(2)的间距为1.5m～2.5m。

6.根据权利要求1所述的井下煤层气抽采方法，其特征在于：步骤1中每个所述强化抽采钻孔(13)周围布置有四个液氮注入钻孔(2)，并且液氮注入钻孔(2)间距为1.5m～2.5m，四个所述液氮注入钻孔(2)分布在强化抽采钻孔(13)上、下、左和右四个方向。

7.根据权利要求1所述的井下煤层气抽采方法，其特征在于：步骤3中注入液氮的温度为－210℃～-180℃，注入时间为5～10min。

8.根据权利要求1所述的井下煤层气抽采方法，其特征在于：步骤4中加热温度为50℃～70℃，加热时间为5～10min。