[发明专利]一种流态化瓦斯抽采监测方法

说明书

一种流态化瓦斯抽采监测方法，适用于煤矿井下使用。首先向深部低渗煤层钻取水平钻井、监测钻井和瓦斯抽采钻井，利用液态CO₂相变致裂技术破碎煤体；然后将多功能组配装置随可弯曲铜管送入水平钻井设计位置，钻井封闭后启动空气泵将空气按照设计流速注入煤层，将装有SF6示踪气体和探测器的容器送入监测钻井，通过实时监测水平钻井范围内即时温度、气体浓度和压力、及SF6气体的含量和变化，推算出煤体的阴燃程度及区域范围；综合煤体温度及产生的气体浓度变化，根据相关抽采参数评估瓦斯的抽采效率。该系统监测精准，应用方便，可大大提高瓦斯抽采的监测效率。

技术领域

本发明涉及一种流态化瓦斯抽采监测方法，尤其是一种适用于深部低渗煤层的瓦斯流态化开采过程中的煤层阴燃参数和瓦斯抽采等方面的即时监测和评估。

背景技术

针对深部低渗煤层瓦斯抽采效率低下的难题，国内外主要强化措施包括水力压裂技术、热驱技术、爆破技术等，这些方法主要是通过外部媒介对煤体结构进行破坏，形成系列的多尺度裂隙分布，为瓦斯流动提供了一定的渗流通道，在现场和物理实验方面均证明这些方法可有效提高煤层渗透性和促进煤层气抽采效率。

然而，这些技术在现场应用和实时监测方面存在一定的不足。比如水力压裂技术本质上需要大量的水资源，这一特性无法满足缺水区域煤层的瓦斯抽采需求，同时煤层中含有一定的粘土成分和较低的润湿性，容易造成储层破坏和水锁效应的出现，这对于煤层致裂和瓦斯抽采的指标监测实时性和精准性造成一定影响；热驱技术需借助大量的热能破碎煤体，很难在大面积煤体的致裂方面发挥作用，且煤体较小的热传导率往往限制热驱作用范围，限制了煤体破碎范围，另外，热驱技术监测设备的耐高温及抗干扰等方面的要求更为严格，现有设备灵敏度较差；爆破技术容易存在送药困难、哑炮等现象的发生，重复作业较为困难，且其瞬间作用容易造成地层的应力扰动，严重影响监测设备的实时精准性。因此，针对上述存在的问题，需要一种全新高效的深部低渗煤层瓦斯强化抽采的监测系统，在保证测试精度的前提下，大幅提高煤层瓦斯抽采效率。

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、效果较好的瓦斯流态化抽采过程中的即时监测和评估。

技术方案：本发明的流态化瓦斯抽采监测方法，使用多功能组配装置，多功能组配装置设置在可弯曲铜管顶端，多功能组配装置的导线穿过可弯曲铜管延伸至地表，并与监测系统相连接，可弯曲铜管还通过三向阀门顺序连接有注气泵、注气管和气体混合罐体，所述多功能组配装置包括温度监测装置、压力监测装置、气体浓度监测装置、电极击火器控制装置及SF₆气体采集装置，所述多功能组配装置内包括温度探测器、压力传感器、气体浓度探测器和电极击火器；

具体步骤如下：

a. 向地层下的深部低渗煤层钻取竖直钻井，并在竖直钻井的终端利用转向钻头钻出沿煤层走向的水平钻井，与竖直钻井平行处分别施工两个监测钻井和一个瓦斯抽采钻井，其中两个监测钻井并排设置，监测钻井底部钻进煤层内1m，瓦斯抽采钻井井深位于水平钻井轴向方向上侧1-2m位置；

b. 利用液态CO₂相变致裂技术将水平钻井内的煤体进行破碎，然后在可弯曲铜管头部安装多功能组配装置，并通过可弯曲铜管将多功能组配装置布置在水平钻井内三分之二井长设计位置，并使用封孔器套在可弯曲铜管上进行封孔；

c. 将充满SF₆气体的SF₆气体容器、SF₆监测传感器分别通过容器导线、SF₆监测传感器导线连接到监测系统上，将SF₆气体容器和SF₆监测传感器分别送入两个监测钻井井底位置并固定，之后对SF₆气体容器所在监测钻井进行密封；

d. 将瓦斯抽采管穿过封孔器并与瓦斯抽采泵进行连接，同时对水平钻井和监测钻井进行封孔；