一種熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法
【專利摘要】一種熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，適用于提高煤層氣的抽采效率，特別是煤礦井下低透氣性煤層瓦斯的抽放。首先在煤層內(nèi)施工瓦斯抽采鉆孔，將熱蒸汽輸送管路送入鉆孔內(nèi)部，并將管路引至鉆孔外，連接截止閥；再將截止閥通過(guò)熱蒸汽輸送管路連接至防爆蒸汽發(fā)生器，在蒸汽發(fā)生器出口處安裝蒸汽壓力表和另外一個(gè)截止閥，在管道高度變低拐彎處安裝汽水分離器，汽水分離器出水口連接疏水閥組；將安全閥用鋼管安裝至鉆孔內(nèi)；從瓦斯抽放干管引出抽放支管至瓦斯抽放鉆孔，將鉆孔密封，并關(guān)閉支管上的閥門；打開蒸汽輸送管道上的閥門，向鉆孔內(nèi)注高溫蒸汽；1小時(shí)后依次關(guān)閉蒸汽發(fā)生器和輸送管道上的閥門，打開抽放支管上的閥門，進(jìn)行瓦斯抽放。
【專利說(shuō)明】一種熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，尤其適用于煤礦井下低透氣、高吸附煤層的瓦斯高效抽采。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)高階煤和低階煤所含瓦斯在資源總量中占2/3以上，瓦斯(煤層氣)賦存特殊:具有微孔隙、低滲透率、高吸附的特征。煤層滲透率平均只有1.1974X 10—18?
1.1596Xl(T14m2。其中滲透率小于 0.1987X 10-1-- 占 35 %,0.1987X10 46?0.1987Xl(T15m2占37%，大于0.1987 X l(T15m2的僅占28 %。美國(guó)煤層氣地面開發(fā)選區(qū)通常要求煤層的滲透率不低于0.1987X10_15m2，而我國(guó)高瓦斯突出煤層滲透率通常都小于0.1987X10_15m2。國(guó)外地面瓦斯抽采技術(shù)主要適合于中階煤(高滲透、弱吸附)的特征，不能適應(yīng)我國(guó)高階煤和低階煤(低滲透、強(qiáng)吸附)的特點(diǎn)，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用的實(shí)踐表明:抽采有效影響半徑只有美國(guó)的1/3?1/2，平均單井采氣量只有美國(guó)的1/5?1/3，抽采效率低。當(dāng)前，我國(guó)普通采用改善煤體透氣性的方法來(lái)提高瓦斯抽采效率，即通過(guò)一定的技術(shù)措施在煤層內(nèi)產(chǎn)生裂隙網(wǎng)，促使吸附在煤體內(nèi)部的瓦斯解吸、流動(dòng)，如開采保護(hù)層、高壓水射流割縫、深孔松動(dòng)爆破和水力壓裂等。然而，這些方法只能從提高煤層透氣性角度來(lái)提高抽采效率，而煤層還具有高吸附的特征，即使產(chǎn)生了裂隙，煤體微孔隙內(nèi)的瓦斯也很難解吸、運(yùn)移，導(dǎo)致后期煤層掘進(jìn)或回采時(shí)仍有大量瓦斯涌出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，利用熱蒸汽加熱煤體，促進(jìn)吸附在煤體孔隙內(nèi)部的瓦斯的解吸能力，從而提高瓦斯的抽放效果。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，包括在煤層內(nèi)施工瓦斯抽采鉆孔，包括如下步驟:
[0005]a.向施工好的瓦斯抽采鉆孔底部送入蒸汽輸送管道，并在蒸汽輸送管道的上下方分別設(shè)置伸入瓦斯抽采鉆孔孔口處的卸壓管和瓦斯抽采支管，按常規(guī)對(duì)瓦斯抽采鉆孔進(jìn)行封孔；
[0006]b.將伸出瓦斯抽采鉆孔外露端的蒸汽輸送管道與設(shè)在鉆孔附近的防爆蒸汽發(fā)生器相連接，并將伸出瓦斯抽采鉆孔外露端的瓦斯抽采支管經(jīng)與閘閥與瓦斯抽采干管相連接，同時(shí)在伸出瓦斯抽采鉆孔外露端的卸壓管上依次安裝出氣壓力表和安全閥；
[0007]所述蒸汽輸送管道與防爆蒸汽發(fā)生器相連的管路在管道高度變低拐彎處設(shè)有汽水分離器，汽水分離器的出水口處設(shè)有疏水閥組有；所述鉆孔外露端的蒸汽輸送管道上設(shè)有截止閥，所述防爆蒸汽發(fā)生器與蒸汽輸送管道相連的出口管路上依次設(shè)有蒸汽壓力表和截止閥；
[0008]c.開啟蒸汽發(fā)生器，打開熱蒸汽輸送管路上的兩個(gè)截止閥，向鉆孔內(nèi)注高溫蒸汽，待蒸汽壓力達(dá)到設(shè)定壓力后，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器和蒸汽輸送管道上的兩個(gè)截止閥；
[0009]d.打開抽放支管上的閘閥，進(jìn)行瓦斯抽放。
[0010]所述的高溫蒸汽的溫度>100°C。
[0011]所述蒸汽壓力達(dá)到的設(shè)定壓力為0.7?IMPa。
[0012]所述的安全閥為全啟式彈簧安全閥。
[0013]所述的蒸汽壓力表采用考克閥和冷凝水彎管連接到蒸汽輸送管道上。
[0014]所述的熱蒸汽輸送管路的外表附有玻璃棉材料保溫層。
[0015]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用熱蒸汽加熱煤體，促進(jìn)吸附在煤體孔隙內(nèi)部的瓦斯的解吸能力，從而提高瓦斯的抽放效果。由于煤體被加熱后，瓦斯的解吸、運(yùn)移會(huì)加劇，其內(nèi)部殘余的瓦斯會(huì)大量釋放，因此，利用熱蒸汽加熱煤層，再立即進(jìn)行抽放，煤體內(nèi)部的瓦斯含量將會(huì)大大降低。由于煤層的瓦斯主要包含游離瓦斯和吸附瓦斯兩部分，一般的瓦斯抽采技術(shù)只能抽放游離瓦斯，即使采取了強(qiáng)化卸壓增透技術(shù)后，也只能促進(jìn)部分殘余瓦斯解吸，煤層掘進(jìn)或開采過(guò)程中仍有大量瓦斯涌出。而該技術(shù)發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，更能有效的促進(jìn)殘余瓦斯的大量解吸，提高瓦斯的抽采效率，可大大降低煤層掘進(jìn)或開采過(guò)程中的瓦斯涌出量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方法示意圖。
[0017]圖中:1 一煤層；2 —瓦斯抽采鉆孔；3 —截止閥；4 一蒸汽輸送管道；5 —防爆蒸汽發(fā)生器；6 —蒸汽壓力表；7 —疏水閥組；8 —汽水分咼器；9 一管道尚低拐彎；10 —安全閥；11_出氣壓力表；12 —瓦斯抽米支管；13 —閘閥；14 一瓦斯抽米干管。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0019]本發(fā)明的熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，具體步驟如下:
[0020]a.首先在煤層內(nèi)施工瓦斯抽采鉆孔2，然后向施工好的瓦斯抽采鉆孔2底部送入蒸汽輸送管道4，并在蒸汽輸送管道4的上下方分別設(shè)置伸入瓦斯抽采鉆孔2孔口處的卸壓管和瓦斯抽采支管12，按常規(guī)對(duì)瓦斯抽采鉆孔2進(jìn)行封孔；所述的熱蒸汽輸送管路4的外表附有玻璃棉材料保溫層。
[0021]b.將伸出瓦斯抽采鉆孔2外露端的蒸汽輸送管道4與設(shè)在鉆孔附近的防爆蒸汽發(fā)生器5相連接，并將伸出瓦斯抽采鉆孔2外露端的瓦斯抽采支管12經(jīng)與閘閥13與瓦斯抽采干管14相連接，同時(shí)在伸出瓦斯抽采鉆孔2外露端的卸壓管上依次安裝出氣壓力表11和安全閥10 ;所述的安全閥10為全啟式彈簧安全閥；
[0022]所述蒸汽輸送管道4與防爆蒸汽發(fā)生器5相連的管路在管道高度變低拐彎9處設(shè)有汽水分離器8，汽水分離器8的出水口處設(shè)有疏水閥組有7 ;所述鉆孔外露端的蒸汽輸送管道4上設(shè)有截止閥3，所述防爆蒸汽發(fā)生器5與蒸汽輸送管道4相連的出口管路上依次設(shè)有蒸汽壓力表6和截止閥3 ;所述的蒸汽壓力表6采用考克閥和冷凝水彎管連接到蒸汽輸送管道4上。
[0023]c.開啟蒸汽發(fā)生器5，打開熱蒸汽輸送管路4上的兩個(gè)截止閥3，向鉆孔內(nèi)注高溫蒸汽，高溫蒸汽的溫度>100°c，待蒸汽壓力達(dá)到設(shè)定壓力后，蒸汽壓力達(dá)到的設(shè)定壓力為0.7?IMPa，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器5和蒸汽輸送管道4上的兩個(gè)截止閥3 ；
[0024]d.打開抽放支管12上的閘閥13，進(jìn)行瓦斯抽放。
[0025]以某煤礦掘進(jìn)工作面要進(jìn)行瓦斯預(yù)抽為例，首先在煤層I內(nèi)施工瓦斯抽采鉆孔2，將熱蒸汽輸送管路4送入鉆孔2內(nèi)部距孔底I米處，并將管路引至鉆孔2外，連接蒸汽閥門3 ；
[0026]將熱蒸汽輸送管路4連接至防爆蒸汽發(fā)生器5，在蒸汽發(fā)生器5出口處連接蒸汽壓力表6和截止閥3，其中蒸汽壓力表6要使用考克閥和冷凝水彎管連接到蒸汽輸送管道上4，在管道高低拐彎9處安裝汽水分離器8，汽水分離器8出水口連接疏水閥組7 ;
[0027]將安全閥10用鋼管4連接至鉆孔2內(nèi)，蒸汽壓力過(guò)高時(shí)，安全閥10會(huì)自動(dòng)降壓，防止鉆孔內(nèi)蒸汽壓力過(guò)高；從瓦斯抽放干管14引出抽放支管12至瓦斯抽放鉆孔2，抽放支管上安裝閘閥13，將抽放支管12連接至瓦斯抽放鉆孔2，關(guān)閉支管上的閘閥13，將鉆孔2密封，封孔長(zhǎng)度為3米；
[0028]打開蒸汽輸送管道4上的閥門3，調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器5使蒸汽溫度高于100°C，蒸汽壓力達(dá)到0.7MPa，向鉆孔內(nèi)注高溫蒸汽，注汽I小時(shí)后依次關(guān)閉蒸汽發(fā)生器5和輸送管道上的閥門3 ;打開抽放支管12上的閘閥13，進(jìn)行瓦斯抽放。
【權(quán)利要求】
1.一種熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，包括在煤層內(nèi)施工瓦斯抽采鉆孔(2)，其特征在于包括如下步驟: a.向施工好的瓦斯抽采鉆孔(2)底部送入蒸汽輸送管道(4)(長(zhǎng)度)，并在蒸汽輸送管道(4)的上下方分別設(shè)置伸入瓦斯抽采鉆孔(2)孔口處的卸壓管和瓦斯抽采支管(12)，按常規(guī)對(duì)瓦斯抽采鉆孔(2)進(jìn)行封孔； b.將伸出瓦斯抽采鉆孔(2)外露端的蒸汽輸送管道(4)與設(shè)在鉆孔附近的防爆蒸汽發(fā)生器(5)相連接，并將伸出瓦斯抽采鉆孔(2)外露端的瓦斯抽采支管(12)經(jīng)與閘閥(13)與瓦斯抽采干管(14)相連接，同時(shí)在伸出瓦斯抽采鉆孔(2)外露端的卸壓管上依次安裝出氣壓力表(11)和安全閥(10)； 所述蒸汽輸送管道(4)與防爆蒸汽發(fā)生器(5)相連的管路在管道高度變低拐彎(9)處設(shè)有汽水分離器(8)，汽水分離器(8)的出水口處設(shè)有疏水閥組有(7);所述鉆孔外露端的蒸汽輸送管道(4 )上設(shè)有截止閥(3 )，所述防爆蒸汽發(fā)生器(5 )與蒸汽輸送管道(4 )相連的出口管路上依次設(shè)有蒸汽壓力表(6)和截止閥(3); c.開啟蒸汽發(fā)生器(5)，打開熱蒸汽輸送管路(4)上的兩個(gè)截止閥(3)，向鉆孔內(nèi)注高溫蒸汽，待蒸汽壓力達(dá)到設(shè)定壓力后，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器(5)和蒸汽輸送管道(4)上的兩個(gè)截止閥(3)； d.打開抽放支管(12)上的閘閥(13)，進(jìn)行瓦斯抽放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，其特征在于:所述的高溫蒸汽的溫度>100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，其特征在于:所述蒸汽壓力達(dá)到的設(shè)定壓力為0.7?IMPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，其特征在于:所述的安全閥(10)為全啟式彈簧安全閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，其特征在于:所述的蒸汽壓力表(6)采用考克閥和冷凝水彎管連接到蒸汽輸送管道(4)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱蒸汽驅(qū)替瓦斯提高瓦斯抽采效率的方法，其特征在于:所述的熱蒸汽輸送管路(4)的外表附有玻璃棉材料保溫層。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK104481575SQ201410621327
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】朱傳杰, 林柏泉, 鄒全樂(lè), 閆發(fā)志, 劉廳, 姚昊 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)