CN103352717A - 一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法，其利用套管插入到瓦斯抽采钻孔中，通过放入连接有脉冲监测器和声波发生器的换能器，使换能器发出的功率声波与对应的煤层相作用，改变了煤的孔隙结构，完成对相应煤层透气性的改善，为煤层瓦斯和煤层气的抽放和开发提供了方便，提高了煤层瓦斯或煤层气的抽采效果。由于功率声波是一种物理方法，故具有无毒、无污染、应用方便、投资少、能耗低、传播速度快、见效快的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用功率声波来提高煤层瓦斯和煤层气抽放率的方法，属于煤矿技术领域。
背景技术
中国煤层气资源丰富，煤层气开发和利用的前景广阔。但我国煤层气储层多具“三低一高”的特征，渗透率极低，瓦斯突出严重，给我国煤层气地面开发带来很大困难，因而，采取必要措施提高煤储层的渗透率就成为煤层气开发的关键。
近年来，在石油开采中，波场采油作为一种增产增注新技术，已经在国内外得到广泛应用，并取得了良好的经济效益。这种应用也为提高煤储层渗透率研究提供了一种新的思路。
实验研究表明，功率声波可以改变煤的孔隙结构和煤岩层的渗透性，从而改变甲烷在煤层中的吸附、解吸、扩散和渗流特性，为煤层气的开采和低渗透性煤层甲烷的高效抽放提供一条新的开发途径，同时，渗透性增加还能从根本上防止煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等瓦斯灾害事故发生，减少瓦斯排放引起的“温室效应”以及实现利用煤层气甲烷这一清洁能源的目标，真正实现变害为宝。
因此，研究一种能够在现场应用的功率声波技术和方法，对于改善煤层透气性和瓦斯抽采效果至关重要，这也就成为了本发明想要解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有情况和技术的不足，本发明旨在提供一种利用功率声波来提高煤层瓦斯和煤层气抽放率的技术方法，以满足高瓦斯煤矿开采的需要，实现煤层瓦斯和煤层气的高效、快速、安全抽采。
本发明专利是通过以下技术方案来实现的：
一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法，首先，由地面或巷道将套管插入到瓦斯抽采钻孔中，然后，将换能器放入套管中，换能器与作用煤层相对应，声波发生器及脉冲监测器与换能器顺序电缆连接，声波发生器和脉冲监测器位于地面或巷道中；接着，调控并操作声波发生器，通过脉冲监测器监测输出波形和电压，根据作用范围、作用效果、作用时间、传播规律和衰减特性进行功率声波的发送控制，完成对相应煤层的透气性改善；最后，拔出换能器，封孔后即可进行瓦斯抽放。
所述功率声波的作用范围、作用效果、作用时间、传播规律和衰减特性依据前期的实验室实验得出。
所述声波发生器调控过程包括声波强度和频率调节。
所述电缆为矿井专用防暴型电缆。
本发明所述的一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法，根据实验得到声波在煤岩体中的传播规律和衰减特性的强度、频率、煤体的声阻抗、温度等参数，确定出功率声波的作用范围和作用效果，利用声波发生器和换能器产生的功率声波在对应煤层进行相应时间的作用，从而改变煤的孔隙结构，改善煤层瓦斯和煤层气在煤层中的吸附、解吸、扩散和渗流特性，达到提高煤层瓦斯和煤层气抽采效率的目的，为煤层瓦斯和煤层气的抽放和开发提供了方便，满足了高瓦斯煤层科学、环保、高效开采的需要。由于功率声波是一种物理方法，故，该技术具有无毒、无污染、应用方便、投资少、能耗低、传播速度快、见效快的优点。
附图说明
图1为本发明所述一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做进一步的详细描述：
以地面瓦斯抽放、开采过程为例，具体抽放方法包括：
首先，将换能器3、脉冲监测器2和声波发生器1通过防爆型电缆6顺序连接，声波发生器1和脉冲监测器2放置于地面上。
脉冲监测器2可监测输出脉冲的波形和电压，及时了解和掌控输出功率声波的情况，保证作用效果。声波发生器1具有声波强度和频率调节功能，可根据不同地质情况和煤层分布情况进行不同强度和频率的声波调节。
接着，由地面将套管5插入到瓦斯抽采钻孔中，将防爆型电缆6连接的换能器3放入到抽采钻孔内的套管5中，换能器3与作用煤层4的空间位置相对应。
套管5插入到抽采钻孔中，方便了换能器3及防爆型电缆6的顺利放入和使用，保证了换能器3与需作用煤层4的可靠对应，使作用效果和作用距离更直观、更有效。
再接着，调控并操作声波发生器1，通过脉冲监测器2监测输出波形和电压，根据作用范围、作用效果、作用时间、传播规律和衰减特性进行功率声波的发送控制，完成对相应煤层4透气性的改善。
其中，功率声波在煤岩体中作用范围、作用效果、作用时间和传播规律以及声波衰减特性的强度、频率、煤体的声阻抗、温度等参数都通过前期实验室试验获得，以得出具体的功率声波的作用机制，明确功率声波的作用范围和作用效果，进而得出声波发生器1的工作强度和频率，并最终获得所需的功率声波，完成对煤层4透气性的改善。
最后，拔出换能器3，封孔后即可进行瓦斯抽放。
至此，功率声波作用范围内，煤层瓦斯和煤层气的渗透性被有效改善，改善后的煤层瓦斯和煤层气大大提高了抽放效率，保证了煤层瓦斯和煤层气的有效排放和可靠利用。
当然，上述作用过程也可在巷道里进行，即声波发生器和脉冲监测器放置于巷道中，换能器通过套管水平方向插入到煤层中的瓦斯抽采钻孔中，从而完成功率声波对相应煤层的作用。其过程和效果与地表抽采相似，在此不再赘述。
Claims (4)
1.一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法，其特征在于，首先，由地面或巷道将套管插入到瓦斯抽采钻孔中，然后，将换能器放入套管中，换能器与作用煤层相对应，声波发生器及脉冲监测器与换能器顺序电缆连接，声波发生器和脉冲监测器位于地面或巷道中；接着，调控并操作声波发生器，通过脉冲监测器监测输出波形和电压，根据作用范围、作用效果、作用时间、传播规律和衰减特性进行功率声波的发送控制，完成对相应煤层的透气性改善；最后，拔出换能器，封孔后即可进行瓦斯抽放。
2.根据权利要求1所述的一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法，其特征在于，所述功率声波的作用范围、作用效果、作用时间、传播规律和衰减特性依据前期的实验室实验得出。
3.根据权利要求1所述的一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法，其特征在于，所述声波发生器调控过程包括声波强度和频率调节。
4.根据权利要求1所述的一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法，其特征在于，所述电缆为矿井专用防暴型电缆。
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