[发明专利]微波辅助预裂与高压脉冲协同的煤层弱化增透装置及方法

权利要求书

1.一种煤层弱化增透装置进行煤层弱化增透的方法，所述煤层弱化增透装置包括微波发生器（3）、微波转换器（4）、同轴波导管（5）、微波天线（6）、蓄液抽气一体化装置（8）、高压电源（12）、蓄能电容器（13）以及电极（16）；

所述微波发生器（3）与微波转换器（4）连接，所述微波转换器（4）与微波天线（6）通过同轴波导管（5）连接，所述微波天线（6）放置于煤层压裂钻孔（1）内；微波发生器（3）所产生的微波依次通过微波转换器（4）和同轴波导管（5）到达微波天线（6）辐射钻孔（1）；所述同轴波导管（5）连接微波天线（6）的一端连接有温度传感器（7）；

所述蓄液抽气一体化装置（8）上连接有注液管路（9）和抽采管（18），所述注液管路远离蓄液抽气一体化装置（8）的一端伸入钻孔（1）内且端部连接有自动注液喷头（10），所述注液管路上还设置有水泵（11）；

所述高压电源（12）与蓄能电容器（13）电缆连接，所述蓄能电容器（13）的正极和负极分别连接电极（16）与静电屏蔽仪（14）；所述电极（16）设置于煤层压裂钻孔（1）内，其与蓄 能电容器（13）连接的电缆上设置有放电开关（15）和绝缘电缆护管（17）；

所述电极(16)为可调控式电极，包括铜棒和电极针；所述铜棒两端均设置有绝缘垫圈，铜棒外还套设有弹簧和滑块，所述滑块可沿铜棒滑动压缩弹簧，调节电极(16)长度；

所述煤层内还设置有用于实时监测并记录煤层微震信号以及瓦斯抽采的数据信息的可视化监测处理器（2）；

其特征在于，所述煤层弱化增透的方法，包括以下步骤：

步骤一：向低渗煤层施工多个压裂钻孔；

步骤二：将微波天线（6）连接在同轴波导管（5）前端，放入钻孔（1）内，打开微波发生器（3），所产生的微波依次通过微波转换器（4）和同轴波导管（5）到达微波天线（6），并由微波天线（6）向钻孔内进行微波辐射，温度传感器(7)实时监测煤层温度变化；

步骤三：待发现煤层出现裂隙后，打开蓄液抽气一体化装置(8)和水泵(11)，蓄液抽气一体化装置(8)中的导电离子溶液沿着注液管路(9)流入自动注液喷头(10)，自动注液喷头(10)将导电离子溶液全方位、多角度注入钻孔(1)直至浸透煤层；

步骤四：开启高压电源(12)，高压电源(12)向蓄能电容器(13)充电，当蓄能电容器(13)的电压达到预设值时，闭合放电开关(15)，使可调控式电极(16)放电，之后断开放电开关(15)，完成一次脉冲冲击；

步骤五：重复步骤四，进行多次脉冲，直至煤层裂隙发育丰富；

步骤六：将抽采管(18)与蓄液抽气一体化装置(8)连接，进行瓦斯抽采。

2.根据权利要求1所述的一种煤层弱化增透装置进行煤层弱化增透的方法，其特征在于，步骤一中，多个压裂钻孔（1）平行布置，孔间距为5-20m；钻孔（1）轴向方向与岩层垂面方向的夹角为0-45°。

3.根据权利要求1所述的一种煤层弱化增透装置进行煤层弱化增透的方法，其特征在于，步骤二中，所述微波发生器的工作频率为2.5GHz，功率为2.5KW。

4.根据权利要求2所述的一种煤层弱化增透装置进行煤层弱化增透的方法，其特征在于，步骤四中，高压电脉冲发生频率为10-50Hz，电压范围为30-500Kv，脉冲个数为200-750个。