CN106499366B - 一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法 - Google Patents

一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106499366B
CN106499366B CN201610941192.5A CN201610941192A CN106499366B CN 106499366 B CN106499366 B CN 106499366B CN 201610941192 A CN201610941192 A CN 201610941192A CN 106499366 B CN106499366 B CN 106499366B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave
coal
gas
generator
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610941192.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106499366A (zh
Inventor
林柏泉
李贺
王涵
王一涵
路洁心
王正
洪溢都
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN201610941192.5A priority Critical patent/CN106499366B/zh
Publication of CN106499366A publication Critical patent/CN106499366A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106499366B publication Critical patent/CN106499366B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/006Production of coal-bed methane
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F7/00Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose

Abstract

一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法,尤其适用于松软高瓦斯煤层。将微波天线和超声波换能器送入地面井,并分别与微波发生器和超声波发生器连接,打开微波发生器和超声波发生器,通过弹性波扰动煤体,同时,微波加热促进煤层气解吸并在煤层内催生出孔裂隙,煤层气在微波和超声波的协同作用下向地面井运移,最后抽采煤层气。本发明对改进煤层气的抽采,提高煤矿开采的安全性具有重要的意义。

Description

一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法
技术领域
本发明涉及一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法,属于煤矿井下瓦斯解吸相关技术领域,尤其适用于松软高瓦斯煤层。
背景技术
我国大部分煤层为高瓦斯压力、高地应力和低渗透性煤层,煤层开采过程中瓦斯动力现象严重,同时煤层透气性差,导致大部分煤层抽采困难,严重影响瓦斯的抽采利用率煤。如何提高煤体的渗透性、促进煤层瓦斯解吸和开采是矿井瓦斯治理和煤层气开采中的关键理论和技术问题。随着煤层瓦斯治理研究工作的深入开展,很多学者达成了一定的共识,即通过水利化措施进行煤层的卸压增透,提高煤层渗透率,强化预抽煤层瓦斯。同时振动可促使煤体内的裂隙发育发展,受振后煤体的抗压强度和弹性模量降低。超声波作用于煤体后吸附甲烷量明显减少,吸附能力降低,从而促进煤层气解吸。水力化措施是瓦斯治理的有效方法,然而外来水的侵入易造成水锁效应,水锁效应是抑制瓦斯抽采的不良因素,如何快速、有效地解除水锁效应已成为实现煤矿提高瓦斯抽采中亟待解决的重大问题之一,因此,亟需研发一种新的微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法,以解决该项技术的应用瓶颈。
发明内容
技术问题:本发明的目的是克服现有技术中的不足之处,提供一种方法简单、能够大幅提高促进煤层气解吸的微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法。
技术方案:本发明的微波热效应与超声波共振致裂相协同的煤层增透方法,包括在煤层中施工一个地面井,还包括以下步骤:
a、在施工完成后的地面井内送入套管和抽采管,套管和抽采管的前端到达煤层中部;
b、将微波天线连接在同轴波导前端,然后送入套管内,直至微波天线到达套管的内端;
c、将同轴波导的外露端连接到波导转换器上,波导转换器上依次连接有矩形波导和微波发生器;
d、在套管的内部放入温度传感器,并将温度传感器与微波发生器相连接;
e、在套管的内部放入超声波换能器,并将超声波换能器与超声波发生器相连接;
f、打开微波发生器,所产生的微波依次通过矩形波导、波导转换器和同轴波导,最后到达微波天线,并由微波天线向地面井进行辐射;
g、打开超声波发生器,所产生的超声波通过超声波换能器向地面井进行辐射;
h、将抽采管与抽采泵连接,进行瓦斯抽采。
所述的微波发生器的工作频率为2.45GHz,功率为2KW。
所述的声波发生器输出可控振动频率70-200Hz,最大功率为1.2KW。
有益效果:由于采用了上述技术方案,本发明的声波发生器产生的周期性动力效应有利于瓦斯的解吸和运移,在传播过程中有部分能量转化为热能以及声波振动器的散热效应,一方面使游离瓦斯具有膨胀趋势,一方面使煤体中的吸附态瓦斯解吸,从而增加了煤体内部的瓦斯压力,促进了瓦斯向煤体外的空间运移。对改进矿井瓦斯的抽采工作,提高煤矿开采的安全性具有重要的意义。其方法简单,操作方便,能够大幅提高促进煤层气解吸,在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法布置示意图。
图中:1-煤层,2-地面井,3-套管,4-抽采管,5-微波天线,6-同轴波导,7-波导转换器,8-矩形波导,9-微波发生器,10-温度传感器,11-超声波换能器,12-超声波发生器,13-抽采泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
本发明的微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法:首先,在煤层1中施工一个地面井2,在施工完成后的地面井2内送入套管3和抽采管4,使套管3和抽采管4的前端到达煤层1中部;然后将微波天线5连接在同轴波导6前端,之后由外向内送入套管3内部,直至微波天线5到达套管3的内端;接着将同轴波导6的外露端连接波导转换器7,波导转换器7依次连接矩形波导8和微波发生器9,所述的微波发生器9的工作频率为2.45GHz,功率为2KW;然后,由外向内在套管3内部放入温度传感器10,并将温度传感器10连接到微波发生器9上;之后在套管3内部放入超声波换能器11,并将超声波换能器11连接到超声波发生器12上,所述的超声波发生器12输出可控振动频率为70~200Hz,最大功率为1.2KW;然后打开微波发生器9,所产生的微波依次通过矩形波导8、波导转换器7和同轴波导6,最后到达微波天线5,并由微波天线5向地面井2进行辐射;接着打开超声波发生器12,所产生的超声波通过超声波换能器11向地面井2进行辐射,在超声波共振和微波热效应的作用下,扩大煤体毛细孔隙,增加裂隙,使气体和固体产生相对运动,从而降低了煤体对瓦斯气体的吸附力;煤体温度升高,瓦斯分子动能增加,甲烷分子脱附能力增强,有效促进了瓦斯解吸,将抽采管4与抽采泵13连接,进行瓦斯抽采。

Claims (1)

1.一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法,包括在煤层(1)中施工一个地面井(2),其特征在于,还包括以下步骤:
a、在施工完成后的地面井(2)内送入套管(3)和抽采管(4),套管(3)和抽采管(4)的前端到达煤层(1)中部;
b、将微波天线(5)连接在同轴波导(6)前端,然后送入套管(3)内,直至微波天线(5)到达套管(3)的内端;
c、将同轴波导(6)的外露端连接到波导转换器(7)上,波导转换器(7)上依次连接有矩形波导(8)和微波发生器(9);
d、在套管(3)的内部放入温度传感器(10),并将温度传感器(10)与微波发生器(9)相连接;
e、在套管(3)的内部放入超声波换能器(11),并将超声波换能器(11)与超声波发生器(12)相连接;
f、打开微波发生器(9),所产生的微波依次通过矩形波导(8)、波导转换器(7)和同轴波导(6),最后到达微波天线(5),并由微波天线(5)向地面井(2)进行辐射;所述的微波发生器(9)的工作频率为2.45GHz,功率为2KW;
g、打开超声波发生器(12),所产生的超声波通过超声波换能器(11)向地面井(2)进行辐射;所述的超声波发生器(12)输出可控振动频率为70~200Hz,最大功率为1.2KW;
h、将抽采管(4)与抽采泵(13)连接,进行瓦斯抽采;声波发生器产生的周期性动力效应有利于瓦斯的解吸和运移,在传播过程中有部分能量转化为热能以及声波振动器的散热效应,一方面使游离瓦斯具有膨胀趋势,另一方面使煤体中的吸附态瓦斯解吸,从而增加了煤体内部的瓦斯压力,促进了瓦斯向煤体外的空间运移。
CN201610941192.5A 2016-11-01 2016-11-01 一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法 Active CN106499366B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610941192.5A CN106499366B (zh) 2016-11-01 2016-11-01 一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610941192.5A CN106499366B (zh) 2016-11-01 2016-11-01 一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106499366A CN106499366A (zh) 2017-03-15
CN106499366B true CN106499366B (zh) 2019-04-26

Family

ID=58322021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610941192.5A Active CN106499366B (zh) 2016-11-01 2016-11-01 一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106499366B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107013212B (zh) * 2017-06-12 2019-12-03 中国矿业大学 一种超声波激励放顶或放煤装置及方法
CN107401395B (zh) * 2017-09-05 2019-05-24 西安科技大学 利用超声原理使开采煤层中的瓦斯气体脱附的装置及方法
CN107476786B (zh) * 2017-10-17 2019-10-25 辽宁工程技术大学 一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法
CN107676127B (zh) * 2017-10-20 2018-12-25 四川大学 孔内变频振动增透瓦斯抽采方法及装置
CN110068520A (zh) * 2018-01-23 2019-07-30 河南理工大学 一种微波场作用下煤岩瓦斯解吸实验系统及方法
CN109115659A (zh) * 2018-08-02 2019-01-01 西南石油大学 一种验证煤层气微波开采可行性的实验方法
CN109505565B (zh) * 2018-12-18 2021-01-26 中国矿业大学 一种注水与注气交变驱替抽采煤层瓦斯的方法
CN109723487B (zh) * 2019-01-15 2021-04-30 高九华 气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法及装置
CN110374595B (zh) * 2019-06-13 2020-12-15 太原理工大学 微波加热u式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法
CN110273684B (zh) * 2019-06-13 2021-01-29 太原理工大学 等离子体u式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法
CN110374594B (zh) * 2019-06-13 2020-11-03 太原理工大学 微波加热弱化下伏煤层开采厚硬顶板强矿压的方法和装置
CN110273685B (zh) * 2019-06-13 2020-12-29 太原理工大学 微波加热h式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法
CN112392540B (zh) * 2020-11-19 2022-02-01 中国矿业大学 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
CN112483075B (zh) * 2020-12-08 2023-09-12 河南理工大学 一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置及方法
CN112576215B (zh) * 2020-12-09 2021-10-01 河海大学 一种用于油页岩分段水力压裂的超声波装置及施工方法
CN112780243B (zh) * 2020-12-31 2022-03-29 中国矿业大学 一体化强化煤层瓦斯抽采系统以及抽采方法
CN112943210A (zh) * 2021-02-08 2021-06-11 中国矿业大学 一种电脉冲协同超声波的煤层气强化开采方法
CN112855246B (zh) * 2021-03-12 2022-08-19 山东科技大学 一种超声波微波协同增效的煤层自动注水装备及方法
CN115306353B (zh) * 2022-06-28 2024-03-01 广州海洋地质调查局 水合物开采中超声波与微波联合防砂解堵的方法及装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996013650A1 (en) * 1994-10-26 1996-05-09 Carroll Walter D Producing methane gas from a coal seam
CN102373908A (zh) * 2011-10-08 2012-03-14 龚大建 一种煤层气井下超声波增产抽采装置
CN103114871A (zh) * 2013-03-04 2013-05-22 刘永杰 一种利用微波加热煤层的抽采装置及方法
CN203081412U (zh) * 2013-01-30 2013-07-24 河南理工大学 可增大煤层渗透性的装置
US20140338901A1 (en) * 2011-12-20 2014-11-20 Exxonmobil Upstream Research Compay Enhanced Coal-Bed Methane Production
CN105298459A (zh) * 2015-11-24 2016-02-03 中国矿业大学 一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法
CN105484720A (zh) * 2015-12-29 2016-04-13 中国矿业大学 一种微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法
CN105507812A (zh) * 2015-12-29 2016-04-20 中国矿业大学 一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996013650A1 (en) * 1994-10-26 1996-05-09 Carroll Walter D Producing methane gas from a coal seam
CN102373908A (zh) * 2011-10-08 2012-03-14 龚大建 一种煤层气井下超声波增产抽采装置
US20140338901A1 (en) * 2011-12-20 2014-11-20 Exxonmobil Upstream Research Compay Enhanced Coal-Bed Methane Production
CN203081412U (zh) * 2013-01-30 2013-07-24 河南理工大学 可增大煤层渗透性的装置
CN103114871A (zh) * 2013-03-04 2013-05-22 刘永杰 一种利用微波加热煤层的抽采装置及方法
CN105298459A (zh) * 2015-11-24 2016-02-03 中国矿业大学 一种地面煤层气抽采钻井煤层水锁损害的微波加热解除方法
CN105484720A (zh) * 2015-12-29 2016-04-13 中国矿业大学 一种微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法
CN105507812A (zh) * 2015-12-29 2016-04-20 中国矿业大学 一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106499366A (zh) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106499366B (zh) 一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法
WO2018076737A1 (zh) 一种煤层气井脉冲爆震致裂增渗方法
CN105971660B (zh) 超声波空化与水力压裂联合激励煤层气抽采方法
CN104632270B (zh) 一种振荡脉冲式高能气体压裂与注热交变抽采瓦斯方法
CN102155253B (zh) 基于重复频率冲击波的地面抽采煤层气井改造方法
CN105370257B (zh) 一种煤层气井高功率电爆震辅助水力压裂增产方法
CN103114871A (zh) 一种利用微波加热煤层的抽采装置及方法
Wang et al. Review on application of the recent new high-power ultrasonic transducers in enhanced oil recovery field in China
CN104832149A (zh) 一种电脉冲辅助水力压裂的非常规天然气储层增透方法
CN204552720U (zh) 一种致密储层微裂缝扩展及储层加热设备
WO2013182082A1 (zh) 页岩气开采的气动脆裂法与设备
CN103982131A (zh) 一种可调频超声波共振凿岩机及使用方法
CN104948144A (zh) 一种利用超声波开采海底表层天然气水合物的方法及装置
CN105464635A (zh) 带有固有频率测量单元的页岩气井增产装置
CN112780243B (zh) 一体化强化煤层瓦斯抽采系统以及抽采方法
CN110029997A (zh) 一种基于微波水热效应的预裂放顶煤方法
CN107476786B (zh) 一种超声波与远红外加热协同作用的煤层气抽采方法
CN106523025A (zh) 促进煤体瓦斯解吸的微波系统
CN106917615B (zh) 稠油油藏的开采方法及装置
CN212677404U (zh) 加热煤岩的预排压微波装置
CN201655125U (zh) 火烧驱油三维物理模拟隔热装置
CN105649589A (zh) 综合太阳能与超声空化开采天然气水合物的实验装置及方法
CN103352717A (zh) 一种提高煤层瓦斯/煤层气抽放率的方法
CN201053309Y (zh) 注水井井下过滤器
CN105201477A (zh) 一种用于油页岩原位体积破碎定向造缝方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Lin Baiquan

Inventor after: Li He

Inventor after: Wang Yihan

Inventor after: Lu Jiexin

Inventor after: Wang Zheng

Inventor after: Hong Yidu

Inventor before: Li He

Inventor before: Lin Baiquan

Inventor before: Wang Yihan

Inventor before: Lu Jiexin

Inventor before: Wang Zheng

Inventor before: Hong Yidu

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant