CN111879480B - 一种废弃矿井气密性的检测和治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天然气储存技术领域，尤其涉及一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其主要包括以下步骤：S1、对废弃矿井进行预处理；S2、检测废弃矿井的气密性；S3、对废弃矿井中各个巷道进行编号；S4、排查主井井筒的气密性；S5、排查第一巷道的气密性；S6、检测第一巷道的气密性；S7、排查各个巷道的气密性。本发明所述的废弃矿井气密性的检测和治理方法，其具有操作简单、检测结果精准度高和实施成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及天然气储存技术领域，尤其涉及一种废弃矿井气密性的检测和治理方法。
背景技术
随着去产能的深入推进，被关闭的矿井越来越多。而矿井的内部保存完好的井筒、巷道、硐室等是不可多得的地下空间资源，而目前关闭的矿井均处于被弃用的状态，这无疑造成了对其地下空间的巨大浪费。
此外，当前地下储气库技术主要采用枯竭油气藏和盐穴建库，但面临库址资源不足、难以满足天然气调峰保供的需求问题，因此，也急需开辟新的建库领域，加快地下储气库能力建设。
基于此，利用废弃矿井的地下空间来储存天然气的应用越来越受关注，可是，采用矿井建造天然气储气库最大缺点是矿井通常有裂缝发育，密封性差，高压注入天然气易漏失，易导致灾害发生，因此，在向废弃矿井内注入天然气之前，判断废弃矿井的气密性至关重要。但是，目前还没有行之可行的用于检测废弃矿井气密性的办法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种废弃矿井气密性的检测和治理方法。
本发明提供一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其主要包括以下步骤：
S1、选取目标废弃矿井，并将所述废弃矿井的副井、风井、断层所在的巷道，以及废弃矿井内的断层、褶皱和裂隙进行密封处理；
S2、检测废弃矿井的气密性：封闭所述废弃矿井，并检测所述废弃矿井的气密性，若测得所述废弃矿井的气密性良好，则结束对所述废弃矿井的气密性工作；若测得所述废弃矿井的气密性差，则进行下一步排查步骤；
S3、对废弃矿井中各个巷道进行编号：根据所述废弃矿井内各巷道与主井口的距离，由远及近，依次标记为第一巷道、第二巷道、......、第N巷道，其中，N为大于2的自然数；
S4、排查主井井筒的气密性：密封主井井筒，以保证所述主井井筒的内部处于封闭状态，并检测所述主井井筒的气密性，若测得所述主井井筒的气密性差，则对所述主井井筒进行二次密封后，再检测所述主井井筒的气密性，直至测得所述主井井筒的气密性良好；
S5、排查第一巷道的气密性：密封第一巷道，以保证所述第一巷道的内部处于封闭状态，重复S2的操作,若测得所述废弃矿井内的气密性良好，则表明所述第一巷道的气密性差，若所述废弃矿井的气密性差，则先检测所述第一巷道的气密性；
S6、检测第一巷道的气密性：对所述第一巷道进行二次密封后，再对所述第一巷道的气密性进行检测，直至测得所述第一巷道的气密性良好；
S7、排查各个巷道的气密性：重复S5-S6的操作，对其余的N-1条所述巷道一一进行气密性排查，并分别获取第二巷道......第N巷道的气密性检测结果后，即完成对所述废弃矿井的气密性检测。
进一步地，S1中所述密封处理的方法为化学注浆、喷细混凝土或喷涂用于气体储存的耐压密封材料中的一种。
根据权利要求1所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，S2中检测所述废弃矿井的气密性还包括以下步骤：
S21、将所述废弃矿井与气体输送系统连通后，密闭主井口，以保证所述废弃矿井的内部处于封闭状态；
S22、通过所述气体输送系统向所述废弃矿井内注入气体，并采用压力检测单元检测所述废弃矿井内的压力值，当测得所述废弃矿井内的压力值达到预设值，停止注气，并静置一段时间，以观察其内压力值的变化；
S23、若所述废弃矿井内的压力值保持基本不变，则表明所述废弃矿井的气密性良好，废弃矿井的气密性检测工作结束；若其内压力值一直减小，则表明所述废弃矿井的气密性差，并进行下一步排查步骤；
进一步地，所述气体输送系统包括管道和压力泵，所述管道的一端与所述主井的内部连通，其另一端与所述压力泵连接。
进一步地，S2中所述压力检测单元为压力传感器。
进一步地，S4中获取所述主井井筒的气密性还包括以下步骤：
S41、密封主井井筒，以保证所述主井井筒的内部处于封闭状态，连通所述气体输送系统，并采用压力检测单元检测所述废弃矿井内的压力值，当测得所述废弃矿井内的压力值达到预设值，停止注气，并静置一段时间，以观察其内压力值的变化；
S42、若测得所述主井井筒内的压力值在静置期间保持基本不变，则表明所述主井井筒的气密性良好；
S43、若测得所述主井井筒内的压力值在静置期间一直减小，则表明所述主井井筒的气密性差，所述主井井筒上存在断层、褶皱或裂隙，并将与所述主井井筒连通的巷道、断层、褶皱和裂隙进行第二次密封处理后，重复S41的操作，直至最终测得所述主井井筒内的压力值在静置期间基本保持不变。
进一步地，S6中检测所述第一巷道的气密性还包括以下步骤：
S61、密封第一巷道，以保证所述第一巷道的内部处于封闭状态，将所述气体输送系统与所述第一巷道的内部连通，并采用所述压力检测单元检测所述废弃矿井内的压力值，当测得所述第一巷道内的压力值达到预设值，停止注气，并静置一段时间，以观察其内压力值的变化；
S62、若测得所述第一巷道内的压力值在静置期间保持基本不变，则表明所述第一巷道的气密性良好；
S63、若测得所述第一巷道内的压力值在静置期间一直减小，则表明所述第一巷道的气密性差，所述主井井筒上存在断层、褶皱或裂隙，并将与所述主井井筒连通的巷道、断层、褶皱和裂隙进行第二次密封处理后，重复S61的操作，直至最终测得所述第一巷道内的压力值在静置期间基本保持不变。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其具有以下优点：
1)操作简单、检测结果精准度高和实施成本低等优点；
2)能快速检测出废弃矿井的主井和各个巷道的气密性是否良好，检测速度快；
3)通过该方法，能将废弃矿井用于储气，开辟新的建库领域，还能实现对废弃矿井的重复利用，提高了废弃矿井的利用率；
4)通过该方法，还能将废弃矿井中存在泄气隐患的位置进行封堵，提高废弃矿井的气密性，提高废弃矿井的可利用率。
附图说明
图1是本发明所述一种废弃矿井气密性的检测和治理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其主要包括以下步骤：
S1、对废弃矿井进行预处理：选取目标废弃矿井，根据所述废弃矿井的地质资料、矿井设计图与施工资料，获取所述废弃矿井的地质构造分布位置信息、内部构筑物分布位置信息和矿井内各部位的工程地质条件信息，以得到所述废弃矿井内断层、褶皱和裂隙的发育位置；将所述废弃矿井的副井、风井、断层所在的巷道，以及所述废弃矿井内的断层、褶皱和裂隙进行密封处理，若断层所在的巷道无法进行密封处理，则直接将其进行隔离处理；
其中，采用化学注浆、喷细混凝土、喷涂用于气体储存的耐压密封材料等方式来实现对副井，风井，断层所在的巷道，以及废弃矿井内的断层、褶皱和裂隙的密封处理。其中，耐压密封材料为瑞米密封材料。
S2、对废弃矿井进行气密性检测：将所述废弃矿井的主井口与气体输送系统连通后，封闭主井口，通过所述气体输送系统向废弃矿井内注入气体，并采用第一压力检测单元检测废弃矿井内的压力，当测得所述废弃矿井内的压力值达到预设值，停止注气，得到此时所述废弃矿井内的压力值为P0，静置一段时间，并观察值的变化；
若S3中的P0值保持基本不变，则表明所述废弃矿井的气密性良好，废弃矿井的气密性检测工作结束；若P0值一直减小，则表明所述废弃矿井的气密性差，并进行下一步排查步骤；
其中，预设值为2MP，气体输送系统包括管道和压力泵，在封闭主井的井盖上开设一个第一通孔，将管道从第一通孔处伸入主井内，并在管道和第一通孔的连接处设置密封圈，以防止气体外泄，管道的另一端与压力泵安装，通过压力泵向管道和主井内输送气体。压力检测单元为压力传感器，将压力传感器安装在主井井筒的内壁上，并与控制器电连接，控制器采集压力信息，并通过显示屏显示压力值。
S3、对废弃矿井中各个巷道进行编号：根据所述废弃矿井内各巷道与主井口的距离，由远及近，对各个所述巷道进行编号，编号分别为第一巷道、第二巷道、......第N巷道，其中，N为大于2的自然数；
S4、排查主井井筒的气密性：将与主井井筒连通的第一进气口均密封，以保证所述主井井筒的内部处于封闭状态，重复S2的操作,并测得此时主井井筒内的压力值为P1，若P1值在静置期间保持基本不变，则表明所述主井井筒的气密性良好；若P1值在静置期间一直减小，则表明所述主井井筒的气密性差，检查是否存在与主井井筒连通的断层、褶皱和裂隙，并将与其连通的所述巷道、断层、褶皱和裂隙进行第二次密封处理后，再重复S2的操作，直至最终测得所述P1值在静置期间保持基本不变；
其中，主井井筒的第一进气口包括主井口以及巷道与主井井筒连通的连接处，需要说明的是，当对所述主井井筒的气密性进行检测时，应保证主井的井口，与主井井筒连通的各个巷道以及与主井井筒连通的明显进气口(如明显的裂缝、断层和褶皱)均处于封堵状态，才能保证检测主井井筒气密性结果的精准度。
S5、排查第一巷道的气密性，密封第一巷道，以保证所述第一巷道的内部处于封闭状态，重复S2的操作,若测得所述废弃矿井内的气密性良好，则表明所述第一巷道的气密性差，若所述废弃矿井的气密性差，则先检测所述第一巷道的气密性；
S6、检测第一巷道的气密性，其主要包括以下步骤：
S61、将所述第一巷道的第二进气口均密封，以保证所述第一巷道的内部处于封闭状态，重复S2的操作,测得此时废弃矿井内的压力值为P2，若P2值在静置期间保持基本不变，则表明所述第一巷道的气密性差；若P2值在静置期间一直减小，则先检测第一巷道的气密性；
S62、先检查是否存在与主井井筒连通的断层、褶皱和裂隙，并将与其连通的所述巷道、断层、褶皱和裂隙进行第二次密封处理；
S63、将所述气体输送系统与所述第一巷道的内部连通，并通过设置在所述第一巷道内的第二压力检测单元获取所述第一巷道内的压力值P3，若P3值在静置期间保持基本不变，则表明所述第一巷道的气密性良好，若P3值在静置期间一直减小，则表明所述第一巷道的气密性差，并重复S62-S63的操作，直至最终测得所述P3值在静置期间保持基本不变；
其中，所述第一巷道的进气口包括第一巷道与其余所述巷道的连接处，其中，采用密封板将第一巷道的进气口进行密封，并在其中一块密封板上开设第二通孔，气体输送系统通过第二通孔与第一巷道的内部连通，所述气体输送系统和所述压力检测单元的结构与上述气体输送系统和压力检测单元的结构一致，其管道伸入第二通孔与第一巷道内部连通，管道与第二通孔的连接处也设有密封圈。第二压力检测单元与上述第一压力检测单元的结构一致。
通过排查法，可迅速排查气密性差的巷道，并对其进行密封，可提高对废弃矿井气密性的检测速度和检测效率。
S7、排查各个巷道的气密性结果：重复S5-S6的操作，对其余的N-1条所述巷道一一进行气密性排查和检测，并获取第二巷道......第N巷道的气密性检测结果，即可获得所述废弃矿井的气密性检测结果。
其中，通过重复S5-S6的操作，对其余的N-1条所述巷道的气密性进行排查，并对气密性差的巷道进而第二次密封操作后，再进行气密性检测，直至每个巷道的气密性检测结果显示为良好。
此外，对于工字型的巷道可采用多块密封板对其与各个巷道或主井的连接处一一进行封堵，且只在其中一块密封板上设有与其内部连通的第三通孔，以供其与气体输入系统连接。
本发明所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其具有以下优点：
1)操作简单、检测结果精准度高和实施成本低等优点；
2)能快速检测出废弃矿井的主井和各个巷道的气密性是否良好，检测速度快；
3)通过该方法，能将废弃矿井用于储气，开辟新的建库领域，还能实现对废弃矿井的重复利用，提高了废弃矿井的利用率；
4)本方法在对各个巷道气密性进行排查和检测的过程中，并对每个巷道的气密环境进行修复，一方面能检测得到废弃矿井气密性的条件，判断废弃矿井的储气能力，另一方面还能通过边检测边密封的方法来提高废弃矿井的储气能力。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其特征在于，其主要包括以下步骤：
S1、对废弃矿井进行预处理：选取目标废弃矿井，所述废弃矿井具有主井、副井、风井和巷道，其内具有断层、褶皱和裂隙，将所述废弃矿井的副井、风井、断层所在的巷道，以及废弃矿井内的断层、褶皱和裂隙进行密封处理；
S2、检测废弃矿井的气密性：封闭所述废弃矿井，并检测所述废弃矿井的气密性，若测得所述废弃矿井的气密性良好，则结束对所述废弃矿井的气密性工作；若测得所述废弃矿井的气密性差，则进行下一步排查步骤；
S3、对废弃矿井中各个巷道进行编号：根据所述废弃矿井内各巷道与主井口的距离，由远及近，依次标记为第一巷道、第二巷道、......、第N巷道，其中，N为大于2的自然数；
S4、排查主井井筒的气密性：密封主井井筒，以保证所述主井井筒的内部处于封闭状态，并检测所述主井井筒的气密性，若测得所述主井井筒的气密性差，则对所述主井井筒进行二次密封后，再检测所述主井井筒的气密性，直至测得所述主井井筒的气密性良好；
S5、排查第一巷道的气密性：密封第一巷道，以保证所述第一巷道的内部处于封闭状态，重复S2的操作,若测得所述废弃矿井内的气密性良好，则表明所述第一巷道的气密性差，若所述废弃矿井的气密性差，则先检测所述第一巷道的气密性；
S6、检测第一巷道的气密性：对所述第一巷道进行二次密封后，再对所述第一巷道的气密性进行检测，若所述废弃矿井的气密性差，则对所述第一巷道进行三次密封处理，在进行检测，直至测得所述第一巷道的气密性良好；
S7、排查各个巷道的气密性：重复S5-S6的操作，对其余的N-1条所述巷道一一进行气密性排查，并分别获取第二巷道......第N巷道的气密性检测结果后，即完成对所述废弃矿井的气密性检测。
2.根据权利要求1所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其特征在于，S1中所述密封处理的方法为化学注浆、喷细混凝土或喷涂用于气体储存的耐压密封材料中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其特征在于，S2中检测所述废弃矿井的气密性还包括以下步骤：
S21、将所述废弃矿井与气体输送系统连通后，密闭主井口，以保证所述废弃矿井的内部处于封闭状态；
S22、通过所述气体输送系统向所述废弃矿井内注入气体，并采用压力检测单元检测所述废弃矿井内的压力值，当测得所述废弃矿井内的压力值达到预设值，停止注气，并静置一段时间，以观察其内压力值的变化；
S23、若所述废弃矿井内的压力值保持基本不变，则表明所述废弃矿井的气密性良好，废弃矿井的气密性检测工作结束；若其内压力值一直减小，则表明所述废弃矿井的气密性差，并进行下一步排查步骤。
4.根据权利要求3所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其特征在于，所述气体输送系统包括管道和压力泵，所述管道的一端与所述主井的内部连通，其另一端与所述压力泵连接。
5.根据权利要求3所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其特征在于，S2中所述压力检测单元为压力传感器。
6.根据权利要求3所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其特征在于，S4中获取所述主井井筒的气密性还包括以下步骤：
S41、密封主井井筒，以保证所述主井井筒的内部处于封闭状态，连通所述气体输送系统，并采用压力检测单元检测所述废弃矿井内的压力值，当测得所述废弃矿井内的压力值达到预设值，停止注气，并静置一段时间，以观察其内压力值的变化；
S42、若测得所述主井井筒内的压力值在静置期间保持基本不变，则表明所述主井井筒的气密性良好；
S43、若测得所述主井井筒内的压力值在静置期间一直减小，则表明所述主井井筒的气密性差，所述主井井筒上存在断层、褶皱或裂隙，并将与所述主井井筒连通的巷道、断层、褶皱和裂隙进行第二次密封处理后，重复S41的操作，直至最终测得所述主井井筒内的压力值在静置期间基本保持不变。
7.根据权利要求3所述的一种废弃矿井气密性的检测和治理方法，其特征在于，S6中检测所述第一巷道的气密性还包括以下步骤：
S61、对所述第一巷道进行二次密封处理，以保证所述第一巷道的内部处于封闭状态，将所述气体输送系统与所述第一巷道的内部连通，并采用所述压力检测单元检测所述废弃矿井内的压力值，当测得所述第一巷道内的压力值达到预设值，停止注气，并静置一段时间，以观察其内压力值的变化；
S62、若测得所述第一巷道内的压力值在静置期间保持基本不变，则表明所述第一巷道的气密性良好；
S63、若测得所述第一巷道内的压力值在静置期间一直减小，则表明所述第一巷道的气密性差，所述主井井筒上存在断层、褶皱或裂隙，并将与所述主井井筒连通的巷道、断层、褶皱和裂隙进行第三次密封处理后，重复S61的操作，直至最终测得所述第一巷道内的压力值在静置期间基本保持不变。
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