[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

说明书

本发明公开一种井下煤层气抽采方法及其使用的液氮流动冻裂装置，包括：步骤1、在煤层上交替布置液氮注入钻孔和强化抽采钻孔；步骤2、在液氮注入钻孔内插入固定液氮流动冻裂装置；步骤3、通过所述液氮入口液氮注入钻孔内部持续注入液氮，同时接收从液氮出口回流出的液氮，形成液氮流动回路；步骤4、通过所述电缆加热提升液氮注入钻孔内部温度，使液氮迅速气化；步骤5、通过强化抽采钻孔抽取煤层气与氮气的混合气体。本发明的结构和方法对煤层气进行抽采成本较低并且抽采率高。

技术领域

本发明涉及煤层气抽采技术领域，特别是涉及一种井下煤层气抽采方法及其使用的液氮流动冻裂装置。

背景技术

众所周知，我国普遍存在低透气性的高瓦斯煤层群，给煤层气的预抽工作造成阻碍，现在为了保证煤矿安全生产与煤层气的高效抽采，国内外通常采用物理、化学等手段对煤层进行增透，现有的使用较为广泛的煤层增透技术主要有：水力压裂法、盐酸化学法、水力割缝法、深孔预裂爆破法、水力冲孔等方法，这些方法皆明显提高了煤层气的抽采率，但是也有缺点和不足。水力压裂法虽然增透效果好，但此项技术使用大量掺入化学物质的水会严重污染水源，威胁生态环境和当地居民身体健康；水力割裂法要求把钻孔之间割通，有着较高的操作难度；深孔爆破操作较为复杂且容易发生意外事故威胁煤矿安全生产。

正在研究开发的煤层增透新技术，如超声激励增透开采技术、交变电磁场激励增透等技术，但是这些技术尚未成熟且操作复杂、成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下煤层气抽采方法及其使用的液氮流动冻裂装置，以解决上述现有技术存在的问题，使煤层气抽采操作简单，增透效果显著，采集效果好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种液氮流动冻裂装置，其特征在于：包括插入到液氮注入钻孔内的隔板，隔板上插入连接有电缆，液氮注入钻孔开口端部设置有密封盖，电缆的端头伸出密封盖，所述密封盖上设有液氮入口和液氮出口，通过液氮入口向液氮注入钻孔内部持续注入液氮，液氮入口同时接收从液氮出口回流出的液氮，形成液氮流动回路，通过加热电缆对液氮注入钻孔进行加热。

优选的，所述隔板将液氮注入钻孔分为进气腔和出气腔，所述液氮入口设置在进气腔对应的一侧，所述液氮出口设置在出气腔对应的一侧，所述隔板上设置有第一孔洞和第二孔洞，所述第一孔洞用于电缆的插入。

优选的，所述密封盖上设置有第三孔洞，所述第三孔洞为两个，两个所述第三孔洞分别与进气腔和出气腔对应设置，所述第三孔洞用于电缆端头的插入。

优选的，所述液氮注入钻孔内设置有温度传感器，所述密封盖上固定有安全阀，所述安全阀连接有用于回收氮气的气体收集装置。

优选的，所述液氮入口连接液氮注入装置，所述液氮出口连接液氮回收装置，液氮注入装置与回收装置上安装有流量计。

一种井下煤层气抽采方法，包括如下步骤：

步骤1、在煤层上交替布置液氮注入钻孔和强化抽采钻孔；

步骤2、在液氮注入钻孔内插入固定所述的液氮流动冻裂装置；

步骤3、通过所述液氮入口向液氮注入钻孔内部持续注入液氮，同时接收从液氮出口回流出的液氮，形成液氮流动回路，当液氮注入钻孔内部残留 1/10-3/10的液氮时,停止注入和接收，将液氮入口和液氮出口封死；

步骤4、通过所述电缆加热提升液氮注入钻孔内部温度，使液氮迅速气化；

步骤5、通过强化抽采钻孔抽取煤层气与氮气的混合气体。

优选的，步骤1所述的液氮注入钻孔半径为80～150mm，孔深为40～130m，相邻所述液氮注入钻孔的间距为1.5m～2.5m。