深部地热增采煤层瓦斯的系统及方法技术方案

深部地热增采煤层瓦斯的系统及方法，包括地热水注入管路和瓦斯抽采管路；地热注入管路包括深入地热水开采岩层中的地热水开采井口装置和地热水输送管路；所述地热水输送管路端口处通过注水钻孔封孔装置通入到注水钻孔内部；瓦斯抽采管路包括一个瓦斯抽采总路和多个瓦斯抽采支管，各瓦斯抽采支管通过瓦斯抽采钻孔封孔装置通入分布在所述注水钻孔周围的瓦斯抽采钻孔中；地热水输送管路通过液体分离管路与所述第二气液分离器连接。本发明专利技术有效合理利用丰富的地热资源，采出的地热水注入煤体直接用于煤层瓦斯开采，在有效合理地利用地热能的同时提高煤层瓦斯的抽采效率。的同时提高煤层瓦斯的抽采效率。的同时提高煤层瓦斯的抽采效率。

【技术实现步骤摘要】
深部地热增采煤层瓦斯的系统及方法


[0001]本专利技术涉及瓦斯增采
，具体的说是一种深部地热增采煤层瓦斯的系统及方法。

技术介绍

[0002]煤矿瓦斯又称煤层气，从煤层或岩层内涌出，是影响煤矿安全生产的五大灾害之一。同时瓦斯的主要成分为甲烷，是一种洁净能源，煤层瓦斯抽采是实现瓦斯治理与能源利用的有效途径。据统计，我国高瓦斯矿井的开采煤层属于低渗煤层，瓦斯开采难度大。煤层注水技术通过向煤层高压注水，促进煤体裂隙发育，有效驱替瓦斯，是一种提高瓦斯抽采效率的有效方法，同时还能起到对煤体润湿降尘的作用。
[0003]目前，国内外学者通过研究证实提高煤体的温度可以大幅度提高煤层瓦斯的抽采效率，然而对煤层进行升温的方法通常需要提供额外的热源提供热量，进而提高了瓦斯抽采的成本与能耗。
[0004]我国不仅煤炭资源丰富，同时煤矿井下也存在着丰富的地热资源。目前我国对地热水的利用主要为200米至4000米的中低温热能，存在着低温地热能；25～40℃的温水、40～60℃的温热水、60～90℃的热水；中温地热能：90～150℃的水和蒸汽的混合物。由中国专利“一种地热能量提取提高瓦斯抽采率的方法(ZL201711058422.4)”中记载的技术方案可知，地热被采集后，常规做法都是通过热交换来应用其热能，过程复杂，需要在热能采集点和煤层附近进行多次热交换，效率低，且在交换过程中损失大量的热能量，利用率低，在相关设备的运行过程中增加能耗，同时未设置瓦斯抽采管路，未提出瓦斯抽采方案。
[0005]目前学者对于温度对瓦斯解吸速率的影响研究主要集中在30～70℃，因此，非常有必要研究一种深部地热增采煤层瓦斯技术方法，合理布置注水钻孔及瓦斯抽采钻孔，在有效合理地利用25～90℃的低温地热能向煤层高压注热水，促进煤体裂隙发育，润湿煤体，同时提高煤层瓦斯的抽采效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术申请在克服技术背景问题情况下，一是提供一种深部地热增采煤层瓦斯的系统，二是提供了这种深部地热增采煤层瓦斯的方法。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种深部地热增采煤层瓦斯的系统，包括地热水注入管路和瓦斯抽采管路；地热水注入管路包括深入地热水开采岩层中的地热水开采井口装置和地热水输送管路；所述地热水输送管路上依次连接除砂装置、第一气液分离器、加压泵、压力表、流量计、温控器、热水注入阀门，地热水输送管路端口处通过注水钻孔封孔装置通入到注水钻孔内部；瓦斯抽采管路包括一个瓦斯抽采总路和多个瓦斯抽采支管，各瓦斯抽采支管均与瓦斯抽采总路连通；各瓦斯抽采支管通过瓦斯抽采钻孔封孔装置通入分布在所述注水钻孔
周围的瓦斯抽采钻孔中；各瓦斯抽采支管上均安装瓦斯采集阀门；瓦斯抽采总路与瓦斯存储装置连接，瓦斯抽采总路上还安装有瓦斯安全监控装置、瓦斯抽采泵、第二气液分离器；所述地热水输送管路通过液体分离管路与所述第二气液分离器连接。
[0008]瓦斯抽采钻孔是以所述注水钻孔为圆心、沿其圆周均匀分布的4
‑
8个抽采钻孔；所述注水钻孔与所述瓦斯抽采钻孔4距离为5
‑
10米。
[0009]注水钻孔封孔装置为煤层高压注水封孔装置；所述瓦斯抽采钻孔封孔装置为短距离注浆封孔。
[0010]深部地热增采煤层瓦斯的方法，采用上述深部地热增采煤层瓦斯系统进行瓦斯抽采，包括以下步骤：S1.在采深1000米以下的位置布置开采煤层瓦斯，在瓦斯抽采煤层中心位置布置注水钻孔，在注水钻孔周围布置瓦斯抽采钻孔；S2.进行地热水施工勘探工作：确定地热水资源可开发利用的区域，以及地热水开采区域温度、状态、物理性质和化学组分；确定合理的开发利用深度，选定最佳施工位置后，向下布置地热水开采井口装置7，深部到2000米左右；S3.将地热以热水形式通过地热水输送管路送至地下1000米的瓦斯开采工作面，输送过程中通过除砂装置去除地热水中的杂质，通过第一气液分离器去除地热水中的气体，通过加压泵、压力表、流量计、温控器控制完成对注入热水压力及温度的控制；S4.地热水注入煤层，驱替瓦斯，受地热水温度影响，加快煤层瓦斯的解吸；S5.通过对各瓦斯抽采支管瓦斯抽采的控制，经处理后由瓦斯抽采总路输送至瓦斯存储装置中，完成瓦斯抽采工作。
[0011]步骤S2中，勘探过程中可选用地表构造超声分析设备以及红外温度探测设备。
[0012]步骤S3之前完成管路的铺设及设备的安装工作；地热水输送管路选用保温耐腐蚀管道。
[0013]瓦斯抽采工作中，各瓦斯抽采支管同时进行瓦斯抽采，或者根据实际选取其中部分瓦斯抽采支管间歇进行瓦斯抽采。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术有效合理利用丰富的地热资源，同时结合煤层注水技术驱替瓦斯以及温度对瓦斯解吸的影响规律，在采深1000米以下的位置开采煤层瓦斯，同时向下布置地热开采钻井，深部到2000米左右，将地热以热水形式开采至地下1000米瓦斯开采工作面，采出的地热水注入煤体直接用于煤层瓦斯开采，在有效合理地利用地热能的同时提高煤层瓦斯的抽采效率。
附图说明
[0015]图1是本专利技术中深部地热增采煤层瓦斯系统整体示意图。
[0016]图2是本专利技术的工艺流程图。
[0017]其中：瓦斯抽采煤层1；地热水开采岩层2、注水钻孔3；瓦斯抽采钻孔4；注水钻孔封孔装置5；瓦斯抽采钻孔封孔装置6；地热水开采井口装置7；除砂装置8；第一气液分离器9；加压泵10；压力表11；流量计12；温控器13；热水注入阀门14；瓦斯采集阀门15；瓦斯安全监
控装置16；瓦斯抽采泵17；第二气液分离器18；瓦斯存储装置19；液体分离管路20；瓦斯抽采支管21；瓦斯抽采总管22；地热水输送管路23。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及实施例详述本专利技术。
[0019]参见附图1，本专利技术所公开的这种深部地热增采煤层瓦斯系统，主要是采用深部地热提高煤层瓦斯抽采过程中的温度，以实现煤层瓦斯增采的目的。本专利技术是直接利用地热水进行注热水增采瓦斯，属于注热水驱替瓦斯和前置瓦斯，在增采瓦斯的过程中，直接注入热水可以实现水力压裂造缝增透煤体，方法简单，减少热能浪费。
[0020]该系统主要包括地热水注入管路和瓦斯抽采管路，以实现地热水的开采、输送，以及煤层瓦斯的抽采、输送。
[0021]其中：地热水注入管路包括深入地热水开采岩层中2的地热水开采井口装置7和地热水输送管路23。地热水输送管路23上依次连接除砂装置8、第一气液分离器9、加压泵10、压力表11、流量计12、温控器13、热水注入阀门14，地热水输送管路23的端口处通过注水钻孔封孔装置5通入到注水钻孔3内部。注水钻孔封孔装置5为煤层高压注水封孔装置。其中：瓦斯抽采管路包括一个瓦斯抽采总路22和多个瓦斯抽采支管21，各瓦斯抽采支管21均与瓦斯抽采总路22连通；各瓦斯抽采支管21通过瓦斯抽采钻孔封孔装置6通入分布在注水钻孔3周围的瓦斯抽采钻孔4中，瓦斯抽采钻孔封孔装置6采用短距离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深部地热增采煤层瓦斯的系统，其特征在于，包括地热水注入管路和瓦斯抽采管路；地热水注入管路包括深入地热水开采岩层中的地热水开采井口装置（7）和地热水输送管路（23）；所述地热水输送管路（23）上依次连接除砂装置（8）、第一气液分离器（9）、加压泵（10）、压力表（11）、流量计（12）、温控器（13）、热水注入阀门（14），地热水输送管路（23）端口处通过注水钻孔封孔装置（5）通入到注水钻孔（3）内部；瓦斯抽采管路包括一个瓦斯抽采总路（22）和多个瓦斯抽采支管（21），各瓦斯抽采支管（21）均与瓦斯抽采总路（22）连通；各瓦斯抽采支管（21）通过瓦斯抽采钻孔封孔装置（6）通入分布在所述注水钻孔（3）周围的瓦斯抽采钻孔（4）中；各瓦斯抽采支管（21）上均安装瓦斯采集阀门（15）；瓦斯抽采总路（22）与瓦斯存储装置（19）连接，瓦斯抽采总路（22）上还安装有瓦斯安全监控装置（16）、瓦斯抽采泵（17）、第二气液分离器（18）；所述地热水输送管路（23）通过液体分离管路（20）与所述第二气液分离器（18）连接。2.根据权利要求1所述的深部地热增采煤层瓦斯的系统，其特征在于：所述瓦斯抽采钻孔（4）是以所述注水钻孔（3）为圆心、沿其圆周均匀分布的4
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8个抽采钻孔；所述注水钻孔（3）与所述瓦斯抽采钻孔（4）距离为5
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10米。3.根据权利要求1所述的深部地热增采煤层瓦斯的系统，其特征在于：所述注水钻孔封孔装置（5）为煤层高压注水封孔装置；所述瓦斯抽采钻孔封孔装置（6）为短距离注浆封孔。4.一种深部地热增采煤层瓦斯的方法，其特征在于，采用权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，孙秋爽，郭彦磊，郭立稳，张嘉勇，程卫民，王刚，何庆泽，李智深，李英欣，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：