[发明专利]一种地面钻井群联动提高瓦斯抽采效果的方法与系统

说明书

一种地面钻井群联动提高瓦斯抽采效果的方法与系统，方法利用地面钻井群联动，将地面钻井群抽采的瓦斯进行增压，抽采初期直接注入高浓度瓦斯、抽采后期将提浓后的高浓度瓦斯注入地面钻井，并与瓦斯抽采相结合，实现地面钻井周围煤体的高浓度瓦斯致裂、正负压交变应力疲劳致裂以及进行瓦斯驱替，提高瓦斯抽采效率与浓度；系统部分采用干燥装置、常规注气管、瓦斯提纯管、第一瓦斯抽采泵、增压泵、注瓦斯管、第二瓦斯抽采泵相结合的方式，经过增压管上的第一瓦斯抽采泵和增压泵作用，实现整个抽采周期将浓度高于30％的瓦斯直接注入地面钻井，实现高浓度瓦斯致裂煤体、正负压交变应力疲劳致裂煤体以及瓦斯驱替，从而实现地面钻井瓦斯高效高浓度抽采。

技术领域

本发明涉及一种提高地面钻井瓦斯抽采效果的方法，具体是一种地面钻井群联动提高瓦斯抽采效果的方法与系统，属于瓦斯抽采技术领域。

背景技术

煤层渗透率普遍较低是限制地面钻井抽采瓦斯效果的主要原因。

为了提高煤层渗透性，一般采用水力压裂技术进行煤层增透处理，但相关研究结果表明：水力致裂产生的裂缝主要沿垂直于最小主应力方向扩展，所产生的裂隙数量少，难以形成较长裂缝，未能对煤层储存产生体破裂效果，同时还存在压裂流体压力高的缺点。

目前该技术在我国大部分矿区的应用效果还不太理想，相关的技术工艺有待进一步研究。此外，有学者研究了注氮闷井提高瓦斯抽采效果的方法，该方法提高了瓦斯抽采效果，但是氮气的注入降低了瓦斯浓度，导致瓦斯利用率下降。因此，亟待开发出新的方法来提高地面钻井瓦斯抽采效果且不影响瓦斯利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种地面钻井群联动提高瓦斯抽采效果的方法与系统，无需外接气源，工艺简单，操作方便，成本低，集成气体压裂(闷井)、交变应力致裂与瓦斯驱替，解决地面钻井高浓度瓦斯抽采周期短的难题，提高瓦斯抽采效率与瓦斯抽采浓度；本系统

为了实现上述目的，本发明提供一种地面钻井群联动提高瓦斯抽采效果的方法，包括如下步骤：

①根据煤层赋存情况、井下煤层巷道布置及瓦斯开采情况，在地面施工若干地面钻井，地面钻井施工结束后，按照常规方法进行密封；

②每三个地面钻井为一组，将第一地面钻井、第二地面钻井、第三地面钻井接入抽采支管，打开第二地面钻井和第三地面钻井的瓦斯抽采管上的控制阀，将第一地面钻井的瓦斯抽采管上的注气接口与注瓦斯管相连；

③依次打开第五阀门、第四阀门、第三阀门和第一阀门，第二地面钻井和第三地面钻井涌出的瓦斯浓度接近100％，第二瓦斯浓度测量装置将瓦斯浓度信号传递给控制器，当控制器接收到的第二瓦斯浓度测量装置的瓦斯浓度高于30％时，控制器通过数据线传递信号打开第一电动阀门，延迟30s后，控制器通过数据线传递信号依次打开增压泵和第一瓦斯抽采泵，将第二地面钻井和第三地面钻井的瓦斯在第一瓦斯抽采泵的抽采负压作用下，经过干燥装置除去瓦斯携带的水分杂质，经过第一支管、常规注气管、增压管、注瓦斯管、注气接口后由瓦斯抽采管注入第一地面钻井内；第一地面钻井周围煤体受到的注入气体瓦斯的压力与第二地面钻井钻孔的抽采负压方向相同，都是向外扩散，形成合力致裂煤体，也能驱替煤体的瓦斯，注气时间为24-48h；

④拆除与第一地面钻井的瓦斯抽采管连通的注瓦斯管，将第一地面钻井与抽采支管相连，打开第二阀门，关闭第二地面钻井的瓦斯抽采管上的阀门，将第二地面钻井的瓦斯抽采管与抽采支管分离，将第二地面钻井的注气接口与注瓦斯管相连，重复步骤③，直至完成第一地面钻井、第二地面钻井、第三地面钻井的注入高浓度瓦斯提高瓦斯抽采效果的工作；

⑤将第一地面钻井、第二地面钻井、第三地面钻井的瓦斯抽采管均连接至抽采支管，通过控制器依次打开第四电动阀门和第二瓦斯抽采泵，进行瓦斯抽采，瓦斯时间为4-6d；