一种煤层压注液态CO2置驱CH4的工艺系统

本发明涉及煤矿瓦斯治理，具体涉及一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统。

背景技术：

1、经过多年的开采试验，保护层开采结合被保护层卸压瓦斯抽采技术已被证明是防治煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性防突措施。通过保护层开采，被保护层透气性可增大数千倍，层内瓦斯大量解吸。但是，进入深部开采阶段，即使存在保护层开采条件的煤层赋存区域，也由于首采层的瓦斯突出危险性逐渐增大，保护层开采技术的使用受到了很大限制。而对于大量无保护层可采的单一突出煤层，其瓦斯治理和消突的难度将显得更为艰巨。鉴于此，煤储层渗透性改善和裂隙改造将是当今和今后提高瓦斯抽采量和抽采率所必须考虑的问题。自20世纪70年代以来，多种水力化卸压增透强化抽采技术先后进行了试验，包括煤层注水、水力压裂、水力割缝、水力冲孔、水力挤出及综合水力化技术等，并取得了一定的应用效果。但相关研究表明：水分具有抑制煤层瓦斯解吸的作用，煤层注水减缓了瓦斯放散初速度，对瓦斯解吸起到了一定的封堵效应，从而避免了大量瓦斯的快速解吸。且随着水分含量的增加，煤体瓦斯解吸能力大幅度降低，极限瓦斯解吸量、初期解吸率均减小，而煤体自身塑性变形增强，突出危险性明显降低。

2、综合分析可得：煤层注水后短时间内瓦斯抽采浓度的升高主要是高压水的致裂增渗作用，而当水分进入到煤体微孔裂隙后，受“水锁”作用的影响，瓦斯解吸出现很快衰减，致使注水效果差。另外，压裂水难以均匀分布于煤层的细微裂隙和孔隙中无法对煤体全面润湿也是导致消突效果较差不可忽略的原因。除了水力化增渗技术措施外，国内外学者还相继开展了深孔预裂爆破的实验研究和工业实验，但由于爆破能量和规模的控制难度较大，此技术很有可能引发此生灾害。而高压电脉冲致裂煤体目前仍处于理论探讨和实验研究阶段，距离工程实践仍有相当长的一段距离。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、本发明提供了一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是：包括液态co2压注部分、管道阀门部分和煤层孔道部分，所述液态co2压注部分包括液态co2槽车、流量计、连接管路、压裂泵车和压力表；

4、所述管道阀门部分包括流量计、球阀、三通泄压阀和压力变送器；

5、所述煤层孔道部分包括压注孔、检验孔和1吋镀锌钢管。

6、本发明进一步设置为：所述压力变送器量程为0～40mpa。

7、本发明进一步设置为：所述输送管路为耐压0～35mpa的高压胶管。

8、本发明进一步设置为：所述压注孔和检验孔均垂直煤壁。

9、本发明进一步设置为：所述压注孔包括囊袋封孔堵头、a-b膨胀材料和压裂管。

10、本发明进一步设置为：所述检验孔包括囊袋封孔器、a-b料封孔和瓦斯抽采管。

11、本发明进一步设置为：所述系统通过如下步骤实现煤层压注液态co2置驱ch4：

12、步骤1：管路连接：按照设计连接管路，将co2槽车的排气口与加压泵进气相入口连接，将co2槽车的排液口与加压泵进液相入口连接，加压泵出液口与封孔器注液口连接；

13、步骤2：钻孔气相置换：打开co2槽车排气口阀门和封孔器注液阀门、管路阀门，建立槽车、加压泵和钻孔的气、液相态平衡；

14、步骤3：压注液态co2：关闭co2槽车排气口阀门，打开co2槽车排液口阀门，并在加压泵出液口与阀门连接管路上安装流量计，开启加压泵，向压注孔y内压注液态co2；

15、步骤4：液态co2经加压泵持续进入压注孔，在线监测钻孔压力、管路流量、检验孔的压差及孔内co2浓度变化情况；

16、步骤5：保压及管路放空：注液结束后，关闭压注孔口阀门，对钻孔保压，放空管路压力。

17、与现有技术相比，本方案的有益效果：通过液态co2灌注煤层，可避免收到“水索”作用的影响，瓦斯解吸效率高；液态co2可均匀分布在煤层的细微裂隙和孔隙中，置驱ch4效率高。此外，相较于爆破或高压电脉冲等方式，液态co2置驱ch4便于实施。

技术特征：

1.一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是：包括液态co2压注部分、管道阀门部分和煤层孔道部分，所述液态co2压注部分包括液态co2槽车(1)、流量计(2)、连接管路(3)、压裂泵车(4)和压力表(5)；

2.如权利要求1所述的一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是：所述压力变送器(32)量程为0～40mpa。

3.如权利要求1所述的一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是：所述输送管路为耐压0～35mpa的高压胶管(16)。

4.如权利要求1所述的一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是：所述压注孔(19)和检验孔(26)均垂直煤壁(23)。

5.如权利要求1所述的一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是：所述压注孔(19)包括囊袋封孔堵头(21)、a-b膨胀材料(22)和压裂管(20)。

6.如权利要求1所述的一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是：所述检验孔(26)包括囊袋封孔器(28)、a-b料封孔(29)和瓦斯抽采管(27)。

7.如权利要求1所述的一种煤层压注液态co2置驱ch4的工艺系统，其特征是，所述系统通过如下步骤实现煤层压注液态co2置驱ch4：

技术总结本发明公开了一种煤层压注液态CO<subgt;2</subgt;置驱CH<subgt;4</subgt;的工艺系统，涉及煤矿瓦斯治理技术领域，其技术要点为：包括液态CO<subgt;2</subgt;压注部分、管道阀门部分和煤层孔道部分，所述液态CO<subgt;2</subgt;压注部分包括液态CO<subgt;2</subgt;槽车、流量计、连接管路、压裂泵车和压力表；所述管道阀门部分包括流量计、球阀、三通和压力变送器；所述煤层孔道部分包括压注孔、检验孔和1吋镀锌钢管。具有置驱效率高和便于实施的效果。技术研发人员：郝健池,文虎,马砺,田祎,赵鹏翔,刘文永,樊世星,程小蛟受保护的技术使用者：西安科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18