CN111287702A - 一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法 - Google Patents

一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111287702A
CN111287702A CN202010103934.3A CN202010103934A CN111287702A CN 111287702 A CN111287702 A CN 111287702A CN 202010103934 A CN202010103934 A CN 202010103934A CN 111287702 A CN111287702 A CN 111287702A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ice
slotting
microwave
heat injection
drill
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.)
Pending
Application number
CN202010103934.3A
Other languages
English (en)
Inventor
陈树亮
李贺
黄炳香
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 CN202010103934.3A priority Critical patent/CN111287702A/zh
Publication of CN111287702A publication Critical patent/CN111287702A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/006—Production of coal-bed methane
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/11—Perforators; Permeators
    • E21B43/114—Perforators using direct fluid action on the wall to be perforated, e.g. abrasive jets
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2405—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection in association with fracturing or crevice forming processes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/32—Preventing gas- or water-coning phenomena, i.e. the formation of a conical column of gas or water around wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling

Abstract

本发明公开了一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法，该方法首先在煤层中施工一个割缝钻孔，在其两边开设微波注热钻孔。然后用破冰机对加入的冰块破碎，冰粒和高压水一起通过钻杆送入割缝钻孔中，形成冰粒磨料射流，在煤层内形成若干扁平缝槽。最后将微波发生器发射的能量送入微波注热钻孔，使缝槽及煤层孔裂隙内的冰水混合物快速消融并气化。该方法通过将磨料设置为冰粒，与高压水混合对煤层进行割缝作业，并与微波注热技术相结合，对作业后的冰粒进行消融，消除了水锁效应，促进了瓦斯抽采。

Description

一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法
技术领域
本发明涉及煤矿井下增透技术领域，具体涉及一种粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法
背景技术
我国煤层普遍存在微孔隙、高吸附、低渗透的特点，瓦斯抽采困难，针对高瓦斯低透煤层特点，水力割缝增透技术被广泛提出，水力割缝利用高压水在煤层内形成扁平缝槽，起到类似保护层的作用，对煤层进行卸压增透从而促进瓦斯抽采。然而，纯水射流对煤体的冲击力有限，针对此问题，国内外学者提出磨料射流技术，然而，传统磨料射流不仅会对钻杆、钻头带来损伤，还会堵塞煤层孔裂隙，抑制瓦斯运移。此外，水力割缝实施后，煤中的残余水分还会引发水锁效应，堵塞瓦斯运移通道，这些都不利于瓦斯抽采。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中存在的不足之处，提供一种方法简单、能够大幅提高瓦斯抽采效率的冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法。
为实现上述目的，本发明的一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法，包括以下步骤：
a、在巷道内向煤层施工一个割缝钻孔，并在割缝钻孔两侧施工两个微波注热钻孔，割缝钻孔和微波注热钻孔的两端分别位于顶板和底板内；
b、向微波注热钻孔内送入抽采管和同轴波导，同轴波导前端连有微波天线，之后，利用封孔器对微波注热钻孔进行密封，向割缝钻孔内送入割缝钻杆，割缝钻杆前端连有割缝钻头；
c、将同轴波导的外端部连接到波导转换器上，波导转换器经矩形波导与微波发生器相连接，割缝钻杆的外端部穿过钻机与水辨相连接，水辨与破冰机相连接，破冰机与高压水泵相连接，高压水泵与水箱相连接；
d、管路连接完成后，向破冰机内加入冰块，冰块经破碎形成冰粒，打开高压水泵，将水箱内的水压入破冰机内，形成高压冰水混合物，高压冰水混合物经水辨、割缝钻杆到达割缝钻头，并由割缝钻头喷出，形成冰粒磨料射流；
e、操作钻机带动割缝钻杆和割缝钻头进行退钻割缝作业，在煤层内形成若干扁平缝槽；
f、打开微波发生器，其产生的微波能量通过矩形波导、波导转换器、同轴波导到达微波天线并由微波天线向煤层辐射，使缝槽及煤层孔裂隙内的冰水混合物快速消融并气化；
g、将抽采管与井下瓦斯抽采管网连接，进行瓦斯抽采。
进一步地，割缝钻孔与微波注热钻孔的距离为2-4m。
进一步地，冰粒的粒度为1-2mm。
本发明的有益效果是：本发明将冰粒磨料射流割缝与微波注热相结合，在高压水射流中添加冰粒起到磨料的作用，增大射流冲击力，形成缝槽后，冰粒会逐渐融化为水，然后利用微波辐射加热煤层，使煤层孔裂隙中的水迅速消融并气化，高温高压水蒸气继续致裂煤层，瓦斯在高温下不断解吸。本发明在增强水力割缝效果的同时，消除了该技术带来的负面水锁效应，大大提高了煤层孔隙率、渗透率，促进了瓦斯解吸，从而大幅度促进了瓦斯抽采，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的布置示意图。
图中：1-煤层，2-割缝钻孔，3-微波注热钻孔，4-顶板，5-底板，6-抽采管，7-同轴波导，8-微波天线，9-封孔器，10-割缝钻杆，11-割缝钻头，12-波导转换器，13-矩形波导，14-微波发生器，15-钻机，16-水辨，17-破冰机，18-高压水泵，19-水箱，20-缝槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明采用高压磨料割缝增透技术，将磨料设置为冰粒，使冰粒与高压水相混合，并通过管路系统再从喷嘴中射出，使射流打击力大大加强，由于设置为冰粒，消除了常规磨料对设备产生的损伤，然后通过微波注热技术，使冰粒在完成割缝作业后消融，消除了水锁效应，从而促进了瓦斯抽采。
如图1所示，一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法，包括以下步骤：
a、在巷道内向煤层1施工一个割缝钻孔2，并在割缝钻孔2两侧施工两个微波注热钻孔3，割缝钻孔2和微波注热钻孔3的两端分别位于顶板4和底板5内；
b、向微波注热钻孔3内送入抽采管6和同轴波导7，同轴波导7前端连有微波天线8，之后，利用封孔器9对微波注热钻孔3进行密封，向割缝钻孔2内送入割缝钻杆10，割缝钻杆10前端连有割缝钻头11；
c、将同轴波导7的外端部连接到波导转换器12上，波导转换器12经矩形波导13与微波发生器14相连接，割缝钻杆10的外端部穿过钻机15与水辨16相连接，水辨16与破冰机17相连接，破冰机17与高压水泵18相连接，高压水泵18与水箱19相连接；
d、管路连接完成后，向破冰机17内加入冰块，冰块经破碎形成冰粒，其料度为1-2mm，打开高压水泵18，将水箱19内的水压入破冰机17内，形成高压冰水混合物，高压水泵的压力大于10MPa，高压冰水混合物经水辨16、割缝钻杆10到达割缝钻头11，并由割缝钻头11喷出，形成冰粒磨料射流；
e、操作钻机15带动割缝钻杆10和割缝钻头11进行退钻割缝作业，在煤层1内形成若干扁平缝槽20；
f、打开微波发生器14，其产生的微波能量通过矩形波导13、波导转换器12、同轴波导7到达微波天线8并由微波天线8向煤层1辐射，使缝槽20及煤层1孔裂隙内的冰水混合物快速消融并气化；微波发生器14发出的功率为3kW左右。
g、将抽采管6与井下瓦斯抽采管网连接，进行瓦斯抽采。
具体地，割缝钻孔2与微波注热钻孔3的距离为2～4m。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在巷道内向煤层(1)施工一个割缝钻孔(2)，并在割缝钻孔(2)两侧施工两个微波注热钻孔(3)，割缝钻孔(2)和微波注热钻孔(3)的两端分别位于顶板(4)和底板(5)内；
b、向微波注热钻孔(3)内送入抽采管(6)和同轴波导(7)，同轴波导(7)前端连有微波天线(8)，之后，利用封孔器(9)对微波注热钻孔(3)进行密封，向割缝钻孔(2)内送入割缝钻杆(10)，割缝钻杆(10)前端连有割缝钻头(11)；
c、将同轴波导(7)的外端部连接到波导转换器(12)上，波导转换器(12)经矩形波导(13)与微波发生器(14)相连接，割缝钻杆(10)的外端部穿过钻机(15)与水辨(16)相连接，水辨(16)与破冰机(17)相连接，破冰机(17)与高压水泵(18)相连接，高压水泵(18)与水箱(19)相连接；
d、管路连接完成后，向破冰机(17)内加入冰块，冰块经破碎形成冰粒，打开高压水泵(18)，将水箱(19)内的水压入破冰机(17)内，形成高压冰水混合物，高压冰水混合物经水辨(16)、割缝钻杆(10)到达割缝钻头(11)，并由割缝钻头(11)喷出，形成冰粒磨料射流；
e、操作钻机(15)带动割缝钻杆(10)和割缝钻头(11)进行退钻割缝作业，在煤层(1)内形成若干扁平缝槽(20)；
f、打开微波发生器(14)，其产生的微波能量通过矩形波导(13)、波导转换器(12)、同轴波导(7)到达微波天线(8)并由微波天线(8)向煤层(1)辐射，使缝槽(20)及煤层(1)孔裂隙内的冰水混合物快速消融并气化；
g、将抽采管(6)与井下瓦斯抽采管网连接，进行瓦斯抽采。
2.根据权利要求1所述的一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法，其特征在于：割缝钻孔(2)与微波注热钻孔(3)的距离为2-4m。
3.根据权利要求1所述的一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法，其特征在于：冰粒的料度为1-2mm。
CN202010103934.3A 2020-02-20 2020-02-20 一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法 Pending CN111287702A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010103934.3A CN111287702A (zh) 2020-02-20 2020-02-20 一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010103934.3A CN111287702A (zh) 2020-02-20 2020-02-20 一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111287702A true CN111287702A (zh) 2020-06-16

Family

ID=71018434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010103934.3A Pending CN111287702A (zh) 2020-02-20 2020-02-20 一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111287702A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113153299A (zh) * 2021-05-11 2021-07-23 四川川煤华荣能源有限责任公司 微波定向切顶卸压沿空留巷方法
CN113931590A (zh) * 2021-10-25 2022-01-14 国能神东煤炭集团有限责任公司 一种水力切割装置及瓦斯抽采管切割方法
CN114109337A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔段自适应切槽方法及系统
CN114810197A (zh) * 2022-05-19 2022-07-29 贵州一和科技有限公司 一种煤巷掘进面动静组合作用的瓦斯增透方法
CN113153299B (zh) * 2021-05-11 2024-04-30 四川川煤华荣能源有限责任公司 微波定向切顶卸压沿空留巷方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN106285605A (zh) * 2016-11-01 2017-01-04 中国矿业大学 一种微波液氮协同冻融煤层增透方法
CN106988680A (zh) * 2017-05-27 2017-07-28 湖南科技大学 冰粒磨料射流辅助机械钻孔及煤层割缝方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN106285605A (zh) * 2016-11-01 2017-01-04 中国矿业大学 一种微波液氮协同冻融煤层增透方法
CN106988680A (zh) * 2017-05-27 2017-07-28 湖南科技大学 冰粒磨料射流辅助机械钻孔及煤层割缝方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
江天寿: "高压水射流技术在钻掘工程中应用研究的新进展", 《西部探矿工程》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113153299A (zh) * 2021-05-11 2021-07-23 四川川煤华荣能源有限责任公司 微波定向切顶卸压沿空留巷方法
CN113153299B (zh) * 2021-05-11 2024-04-30 四川川煤华荣能源有限责任公司 微波定向切顶卸压沿空留巷方法
CN113931590A (zh) * 2021-10-25 2022-01-14 国能神东煤炭集团有限责任公司 一种水力切割装置及瓦斯抽采管切割方法
CN114109337A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔段自适应切槽方法及系统
CN114109337B (zh) * 2021-11-26 2023-09-19 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔段自适应切槽方法及系统
CN114810197A (zh) * 2022-05-19 2022-07-29 贵州一和科技有限公司 一种煤巷掘进面动静组合作用的瓦斯增透方法
CN114810197B (zh) * 2022-05-19 2022-10-25 贵州一和科技有限公司 一种煤巷掘进面动静组合作用的瓦斯增透方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111287702A (zh) 一种冰粒磨料射流割缝与微波注热相协同的煤层增透方法
CN105507812B (zh) 一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法
CN102080525B (zh) 一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法
CN101586441B (zh) 高压水射流煤层钻扩孔系统和方法
CN108316907B (zh) 一种自携磨料式水力割缝钻头
CN201460734U (zh) 高压水射流煤层钻扩孔系统
CN108397182B (zh) 电脉冲协同液氮冻融增透煤层的装置及方法
CN201090139Y (zh) 压控钻割一体化钻头
CN107630717A (zh) 一种电脉冲与煤层注水相协同的煤层增透方法
CN212003131U (zh) 应用热蒸汽与微波辐射协同增透煤层的强化瓦斯抽采系统
CN204782970U (zh) 一种低透气性煤层水力割缝系统
CN103953339B (zh) 一种块煤开采用采煤机及煤层开采方法
CN110793403A (zh) 一种新型高效二氧化碳相变致裂器
CN106869991B (zh) 一种微波热风耦合注热的煤体增透方法
CN103939101A (zh) 一种块煤开采方法
CN110145294A (zh) 一种煤田火区压煤地下原位气化方法
CN112943191A (zh) 一种钻孔内充填干冰增透驱替煤层瓦斯的方法
CN104612640A (zh) 一种煤矿井下钻孔注热及封孔一体化方法
CN114352345B (zh) 一种低透气倾斜煤层煤与瓦斯流态化共采系统及方法
CN110029997A (zh) 一种基于微波水热效应的预裂放顶煤方法
CN101881150B (zh) 一种带有滤渣装置的水力割缝喷头
CN101307691A (zh) 井下采煤机、综掘机风水混合喷雾的方法
CN206722755U (zh) 一种热冷冲击三级破煤装置
CN112922597A (zh) 一种煤矿护壁式钻孔与相变致裂的装置及其工作方法
CN208267833U (zh) 一种顶煤预制裂隙定向水力压裂装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200616