超声波空化与水力压裂联合激励煤层气抽采方法

摘要

本发明公开了一种超声波空化与水力压裂联合激励煤层气抽采方法，首先在工作面进风巷或回风巷施工一个主钻孔和一个监测钻孔，主钻孔内的钻头到达煤层预定目标位置后，将内置超声波换能器的钢管送入主钻孔，并采用常规注浆方法对主钻孔进行耐高压封孔，封孔完成后打开超声波发生器，向煤层持续发射频率为20～25kHz的低频率超声波；1～2h后启动水力压裂设备对主钻孔进行水力压裂作业；进行煤层水力压裂的同时保持超声波的功率不变，将超声波频率调节至30～35kHz；待监测钻孔有水流出或者注水泵压力突然下降时停止水力压裂，此时保持超声波的频率和功率不变，继续向煤层发射超声波，30min后关闭超声波发生器。本发明煤层增透方法无污染、成本低、效果好。

主权项

超声波空化与水力压裂联合激励煤层气抽采方法，其特征在于：在煤层巷道内沿抽采煤层(10)顺层1方向依次分组实施若干增透致裂单元，包括如下步骤：a、在增透抽采煤层(10)施工一个孔径为110‑150mm的主钻孔(1)，主钻孔(1)孔长为抽采煤层(10)宽度H的0.75～0.8，在距离主钻孔(1)长度间距为20‑25m处施工有与主钻孔(1)平行的孔径为80‑110mm的监测钻孔(9)，监测钻孔(9)孔长为增透抽采煤层(10)宽度H的0.7～0.8，所述主钻孔(1)和监测钻孔(9)共同组成一个增透致裂单元；b、向主钻孔(1)内送入h形耐压钢管(2)，所述h形耐压钢管(2)与主钻孔(1)前端保持距离2～5m，在所述h形耐压钢管(2)内放入超声波换能器(5)，所述超声波换能器(5)通过耐压防水电缆(6)与超声波联合水力压裂机组(7)的超声波发生装置(7‑1)连接，所述耐压防水电缆(6)与h形耐压钢管(2)之间通过耐压钢质塞(3)密封；c、在所述主钻孔(1)与h形耐压钢管(2)之间采用两堵一注的常规注浆方法进行耐高压封孔，形成长度为15～20m的注浆封孔段(4)；d、通过超声波换能器(5)向煤层(10)内发射20～25kHz的超声波；e、1～2h后，开启超声波联合水力压裂机组(7)的水力压裂装置(7‑2)向h形耐压钢管(2)内进行水力压裂，同时将超声波换能器(5)向煤层(10)内发射的超声波频率调节至30～35kHz；f、待监测钻孔(9)内有水流出或者水力压裂装置(7‑2)压力突然下降时，关闭水力压裂装置(7‑2)，通过h形耐压钢管(2)排出主钻孔(1)内的水，此时保持超声波发生装置(7‑1)超声的频率和功率不变，待h形耐压钢管(2)不再流水后关闭超声波发生装置(7‑1)；g、将监测钻孔(9)接入煤层气抽采管路，进行常规煤层气抽采。