本發明專利技術公開了一種地面煤層氣抽采鉆井煤層水鎖損害的微波加熱解除方法，首先在煤層氣抽采鉆井的附近地面布置微波發射器，而后由波導管將地面產生的微波導入地面煤層氣抽采鉆井中；通過在受水鎖損害的目標煤層位置設置一個包含微波螺旋天線的微波輻射口，利用微波場對目標煤層中的含瓦斯、水等兩相流體的煤體介質的電磁輻射作用，使近井煤層內外介質同時受熱，促進受水鎖損害的含瓦斯煤層的水分蒸發，降低煤層的含水飽和度，提高煤層孔隙中氣相的滲透容積，恢復或提高煤層瓦斯的解吸與擴散能力；同時，利用微波場對煤體加熱的選擇性特性，擴展近井煤層的基質孔隙與裂隙，恢復或提高受水鎖損害煤層的瓦斯滲透率，從而達到解除煤層的水鎖損害的目的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水力化增透強化抽采煤層氣(煤層瓦斯)技術，尤其涉及一種水力化增透過程所產生的煤層水鎖損害解除和提高煤層瓦斯抽采效果的方法。
技術介紹
地面鉆井抽采煤層氣是防治礦井瓦斯災害、減少礦區溫室氣體排放與開發煤層氣資源的主要途徑。然而，我國大多數煤層具有低透氣性、低瓦斯壓力和低含氣飽和度的特點，使得煤層瓦斯抽采率普遍較低。為促進低透氣性煤層瓦斯抽采，水力化增透技術得到了廣泛應用。然而，在各種水力化增透技術的作用下，外來水體由高滲透裂隙逐步侵入煤層基質內部的孔隙，將孔隙喉道中原有的瓦斯推向煤層深部，并在氣水界面形成一個凹向水相的彎液面，進而形成毛細管阻力；當瓦斯抽采負壓不足以克服這附加的毛細管阻力時，瓦斯將不能驅開水段塞而流向抽采鉆井，從而形成水鎖損害，導致煤層含水飽和度增加、煤層瓦斯解吸速度和滲透率下降。因此，水鎖現象嚴重制約了水力化煤層增透技術的發展與應用。而且，就國內外研究現狀來看，已有研究主要集中在含瓦斯煤層水鎖損害的預防方面，而有關含瓦斯煤層水鎖損害的解除方法方面的研究報道較少。
技術實現思路
專利技術目的:為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術針對水力化增透技術所產生的水鎖損害而提出的一種全新的解除方法；該方法具有工序環節少，施工技術簡單，成本低廉，且具有有效解除水力化增透過程中形成的水鎖損害、擴展煤層基質的孔隙與裂隙、提高煤層的瓦斯滲透率等優點，使煤層增透效果最大化。技術方案:為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為:—種地面煤層氣抽采鉆井煤層水鎖損害的微波加熱解除方法，包括如下步驟:(1)在地面煤層氣抽采鉆井的地面區域布置負壓真空栗、氣水分離器、微波發射器和監控設備；(2)將鉆井套管豎直插入地面煤層氣抽采鉆井，鉆井套管的底部到達受水鎖損害的目標煤層，鉆井套管的上部露出地面，鉆井套管底部與受水鎖損害的目標煤層接觸的部位為非金屬篩管結構；鉆井套管的底端通透，鉆井套管的頂端密封，在鉆井套管的上部設置有波導管入口、監控口和抽氣孔，在波導管入口位置設置波導管入口閥門，在監控口位置設置監控口閥門，在抽氣孔位置設置負壓真空栗閥門，保持所有閥門關閉；(3)鋪設波導管，波導管的一端與微波發射器相連，波導管的另一端與微波輻射窗口相連，在微波輻射窗口中安設微波螺旋天線；同時，鋪設信號傳輸線，信號傳輸線的一端與監控設備相連，信號傳輸線的另一端與傳感器相連，傳感器的接地線接地；連接負壓真空栗、水氣分離器和抽氣孔；(4)打開波導管入口閥門，將微波輻射窗口和波導管通過波導管入口送入受水鎖損害的目標煤層位置，微波發射器置于地面上方；同時，打開監控口閥門，將傳感器和信號傳輸線通過監控口送入地面煤層氣抽采鉆井指定位置，監控設備置于地面上方；(5)打開微波發射器，對受水鎖損害的目標煤層進行微波加熱，解除煤層的水鎖損害；同時，打開負壓真空栗閥門，開啟負壓真空栗和水氣分離器，使地面煤層氣抽采鉆井和目標煤層內部形成負壓，加速目標煤層中的水氣排出； (6)在微波加熱過程中，開啟監控設備，通過傳感器對地面煤層氣抽采鉆井內的環境溫度、瓦斯濃度和環境水分含量進行監測；(7)根據傳感器反饋的監測結果，對微波發射器的功率和加載時間進行實時調控，以達到最佳的解除煤層的水鎖損害的效果。優選的，所述鉆井套管底部的非金屬篩管外徑大于與之相鄰部位的外徑，非金屬篩管外側與受水鎖損害的目標煤層無間隙接觸；所述鉆井套管的上部通過固井段固定。通過非金屬篩管的凸出結構和固定段保證了鉆井套管位置的固定，提高解除煤層的水鎖損害過程的穩定性；同時非金屬篩管外側與受水鎖損害的目標煤層無間隙接觸也提高了微波加熱的效果。本專利技術方法，微波發射器產生的微波經由波導管導入目標煤層，通過微波輻射窗口的微波螺旋天線形成微波電磁場，從而對富含水、瓦斯等氣液兩相流體的煤體介質進行加熱。本專利技術方法不僅可以用于地面煤層氣抽采鉆井煤層水鎖損害解除，還可以用于井下瓦斯抽采鉆孔水力化增透過程中的煤層水鎖損害解除；本專利技術方法不僅可以用于煤層氣開采，還可以用于頁巖氣等非常規天然氣開采。有益效果:本專利技術提供的地面煤層氣抽采鉆井煤層水鎖損害的微波加熱解除方法，具有如下優點:1、微波加熱解除法在實施過程中工序環節少，施工過程技術簡單，工作強度低；2、所需設備較為成熟，技術實施難度低；3、本專利技術方法可以有效促進受水鎖損害的含瓦斯煤層的水分蒸發，降低煤層的含水飽和度，恢復或提高煤層瓦斯的解吸與滲透能力，從而消除煤層水鎖損害對瓦斯抽采造成的影響；4、微波場對煤體加熱的選擇性特性，能夠擴展煤層基質的孔隙與裂隙，恢復或提高受水鎖損害煤層的瓦斯滲透率；5、煤層水鎖損害的微波加熱解除法是一種非接觸式方法，不需要向煤層注入新的流體介質，能夠避免對煤層的二次損害。【附圖說明】圖1為本專利技術方法實施時的結構布置示意圖；圖中:1、負壓真空栗；2、水氣分離器；3、負壓真空栗閥門；4、波導管入口 ；5、微波發射器；6、波導管入口閥門；7、監控口閥門；8、監控口 ；9、監控設備；10、固井段；11、信號傳輸線；12、鉆井套管；13、波導管；14、地面煤層氣抽米鉆井；15、傳感器；16、微波螺旋天線；17、微波輻射窗口 ； 18、高強度非金屬篩管。【具體實施方式】下面結合附圖對本專利技術作更進一步的說明。—種地面煤層氣抽采鉆井煤層水鎖損害的微波加熱解除方法首先在煤層氣抽采鉆井的附近地面布置微波發射器，而后由波導管將地面產生的微波導入地面瓦斯抽采鉆井中；通過在受水鎖損當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種地面煤層氣抽采鉆井煤層水鎖損害的微波加熱解除方法，其特征在于：包括如下步驟：(1)在地面煤層氣抽采鉆井的地面區域布置負壓真空泵、氣水分離器、微波發射器和監控設備；(2)將鉆井套管豎直插入地面煤層氣抽采鉆井，鉆井套管的底部到達受水鎖損害的目標煤層，鉆井套管的上部露出地面，鉆井套管底部與受水鎖損害的目標煤層接觸的部位為非金屬篩管結構；鉆井套管的底端通透，鉆井套管的頂端密封，在鉆井套管的上部設置有波導管入口、監控口和抽氣孔，在波導管入口位置設置波導管入口閥門，在監控口位置設置監控口閥門，在抽氣孔位置設置負壓真空泵閥門，保持所有閥門關閉；(3)鋪設波導管，波導管的一端與微波發射器相連，波導管的另一端與微波輻射窗口相連，在微波輻射窗口中安設微波螺旋天線；同時，鋪設信號傳輸線，信號傳輸線的一端與監控設備相連，信號傳輸線的另一端與傳感器相連，傳感器的接地線接地；連接負壓真空泵、水氣分離器和抽氣孔；(4)打開波導管入口閥門，將微波輻射窗口和波導管通過波導管入口送入受水鎖損害的目標煤層位置，微波發射器置于地面上方；同時，打開監控口閥門，將傳感器和信號傳輸線通過監控口送入地面煤層氣抽采鉆井指定位置，監控設備置于地面上方；(5)打開微波發射器，對受水鎖損害的目標煤層進行微波加熱，解除煤層的水鎖損害；同時，打開負壓真空泵閥門，開啟負壓真空泵和水氣分離器，使地面煤層氣抽采鉆井和目標煤層內部形成負壓，加速目標煤層中的水氣排出；(6)在微波加熱過程中，開啟監控設備，通過傳感器對地面煤層氣抽采鉆井內的環境溫度、瓦斯濃度和環境水分含量進行監測；(7)根據傳感器反饋的監測結果，對微波發射器的功率和加載時間進行實時調控，以達到最佳的解除煤層的水鎖損害的效果。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡國忠，何文瑞，朱怡然，秦偉，孫邈，孫明飛，藍昌金，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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