[发明专利]基于液态CO2致裂增透和相变驱置瓦斯抽采达标等效量化评估方法

权利要求书

1.基于液态CO₂致裂增透和相变驱置瓦斯抽采达标等效量化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、考察试验区域煤层CO₂和CH₄平均含量值，分别记为W_CH4和W_CO2；

步骤二、在钻孔施工过程中，收集压注孔和抽采孔煤样，在实验室进行吸附解吸实验和工业分析，获得吸附常数a，b值和煤的灰分A_d和煤的水分M_ad，按《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》确定不可解吸瓦斯量W_b；

步骤三、统计试验压注液态CO₂体积V₁，根据储存液态CO₂温度、压力特点，计算气化后的体积V_q；

步骤四、统计并计算时间(t)内总得抽采孔CH₄和CO₂抽采量，包括：抽采孔每天抽采孔瓦斯平均混合流量Q_ih；每天抽采钻孔CH₄浓度C_iCH4；每天抽采钻孔CO₂浓度C_iCO2；每天抽采钻孔CH₄量V_iCH4；每天抽采钻CO₂孔量V_iCO2；时间t内总得抽采孔CH₄和CO₂抽采量，分别记为V_CH4和V_CO2；

步骤五、在可解吸瓦斯含量基础上，提出适用于液态CO₂致裂增透和相变驱置瓦斯抽采达标等效半径评估方法，首先基于液态CO₂致裂增透和相变驱置推导煤层剩余可解吸瓦斯含量；其次，以穿层孔为例，假设以压注孔为圆心，达标等效半径为R_i，计算达标区域煤体体积V_c；最后，依据矿井工作面日常量，并通过《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》获得相应产量条件下可解吸瓦斯量应达到的指标，联立式(6)、(7)可获得达标等效半径计算公式(8)；

步骤六、煤体在达标范围内，进而对驱替置换比η和瓦斯驱置效率μ评估，在第五步的基础上，可获得相应驱替置换比和瓦斯驱置效率；

所述步骤二具体为计算不可解吸瓦斯量W_b，

式中，W_b为煤在标准大气压力下的不可解吸瓦斯量，m³·t^-1；a为煤的瓦斯吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，cm³·g^-1；b为煤的瓦斯吸附常数，MPa^-1；

A_d为灰分；M_ad为煤的水分；π为孔隙率，m³·m^-3；γ为煤的容重，N·m^-3；

所述步骤三具体为计算进入压注孔CO₂体积，

所述步骤四具体为第一步计算每天抽采钻孔CH₄量，

第二步计算每天抽采钻孔CO₂量，

第三步计算时间t内总得抽采孔CH₄和CO₂抽采量，分别记为V_CH4和V_CO2，

所述步骤五具体为第一步基于液态CO₂致裂增透和相变驱置推导煤层剩余可解吸瓦斯含量，

式中，V_f为抽采时间t内试验区风排瓦斯量；

第二步计算达标区域煤体体积，

式中，H_C为煤层厚度；L为钻孔套管出口与孔底的距离；

第三步计算达标等效半径，

所述步骤六具体为第一步计算达标区域驱替置换比η，

第二步计算达标区域瓦斯置换效率μ，