【技术实现步骤摘要】
基于增产特征点的煤层注气驱替瓦斯闭环优化装置及方法
[0001]本专利技术属于煤矿瓦斯资源高效治理与精准抽采领域，特别涉及基于增产特征点的煤层注气驱替瓦斯闭环优化装置及方法
。
技术介绍
[0002]目前煤层注气驱替区域瓦斯的增产效率提高主要通过改变注气钻孔与抽采钻孔施工参数
(
钻孔孔径
、
钻孔间距与钻孔数量等
)
实现
。
然而实际生产过程中，通过改变钻孔施工参数进行注气过程的瓦斯增产效率优化存在较大主观性
。
虽然通过提高钻孔施工密度或增大钻孔直径可以提高注气过程的瓦斯增产效率，但同时也导致煤储层内注气气窜短路的风险显著提高
。
此外，不同区域煤储层的初始瓦斯压力
、
透气性系数与吸附特性等差异显著，导致二元
(CO2‑
N2)
混合气配比与注气压力等工艺参数选取存在很大的随机性
。
特别是注气增产过程中，储层参数实时发生改变，最优混合气配比与注气压力同时发生...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
基于增产特征点的煤层注气驱替瓦斯闭环优化装置，其特征在于，包括施工钻孔模块
、
驱替气体预混模块和注气强化抽采模块；所述施工钻孔模块，用于通过底板瓦斯治理巷道向目标煤储层
(1)
施工第一瓦斯抽采钻孔
(2)、
注气钻孔
(3)
和第二瓦斯抽采钻孔
(4)
；注气钻孔
(3)
位于第一瓦斯抽采钻孔
(2)
与第二瓦斯抽采钻孔
(4)
之间；所述驱替气体预混模块，用于制备并储存二元混合气体，包括氮气压注管路
(5)、
增压泵
(6)、
第一截止阀
(7)、
数据采集器
(8)、
驱替气储罐
(9)、
集成终端
(10)、
第一减压阀
(11)、CO2气罐组
(12)
与放空阀
(15)
；氮气压注管路
(5)
和增压泵
(6)
的一端相连；增压泵
(6)
的另一端和第一截止阀
(7)
的一端相连；第一截止阀
(7)
另一端分别与第二减压阀
(13)
一端
、
驱替气储罐
(9)
一端相连；放空阀
(15)
一端与驱替气储罐
(9)
一端相连，另一端连接大气；数据采集器
(8)
一端与集成终端
(10)
一端相连，另一端与驱替气储罐
(9)
一端相连；集成终端
(10)
另一端与驱替气储罐
(9)
一端相连；第一减压阀
(11)
一端与驱替气储罐
(9)
一端相连，另一端与
CO2气储罐
(12)
一端连接；所述注气强化抽采模块，用于将二元混合气体注入煤层，包括第二减压阀
(13)、
单向阀
(14)、
第二截止阀
(16)、
第三截止阀
(17)、
第四截止阀
(18)、
抽放泵
(19)、
瓦斯抽放管路
(20)
；第二减压阀
(13)
一端分别与第一截止阀
(7)
一端
、
驱替气储罐
(9)
一端相连，另一端和单向阀
(14)
一端相连；单向阀
(14)
另一端与第二截止阀
(16)
一端相连，第二截止阀
(16)
另一端分别与注气钻孔
(3)、
第三截止阀
(17)
一端连接；第三截止阀
(17)
另一端
、
第一瓦斯抽采钻孔
(2)、
第三瓦斯抽采钻孔
(4)
分别与第四截止阀
(18)
一端相连；第四截止阀
(18)
另一端和抽放泵
(19)
一端相连；抽放泵
(19)
另一端和瓦斯抽放管路
(20)
连接
。2.
根据权利要求1所述的基于增产特征点的煤层注气驱替瓦斯闭环优化装置，其特征在于，所述施工钻孔模块中，注气钻孔
(3)
与第一瓦斯抽采钻孔
(2)
和第二瓦斯抽采钻孔
(4)
之间的钻孔间距相等，范围为5～
10m
，且注气钻孔
(3)、
第一瓦斯抽采钻孔
(2)
和第二瓦斯抽采钻孔
(4)
的钻孔直径范围为
0.1
～
1.6m。3.
基于增产特征点的煤层注气驱替瓦斯闭环优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
通过底板瓦斯治理巷道向目标煤储层
(1)
施工第一瓦斯抽采钻孔
(2)、
注气钻孔
(3)
和第二瓦斯抽采钻孔
(4)
，其中注气钻孔
(3)
位于第一瓦斯抽采钻孔
(2)
与第二瓦斯抽采钻孔
(4)
之间；注气钻孔
(3)
与第一瓦斯抽采钻孔
(2)
和第二瓦斯抽采钻孔
(4)
之间的钻孔间距相等；
S2、
关闭第二截止阀
(16)
，开启第三截止阀
(17)
和第四截止阀
(18)
后启动瓦斯抽放管路
(19)
的瓦斯抽放泵
(18)
，预抽煤储层
(1)
内瓦斯直至瓦斯抽放管路
(19)
内瓦斯纯流量低于
0.01m3/min
；
S3、
开启放空阀
(15)
泄除驱替气储罐
(9)
内残存气压后，关闭放空阀
(15)
；开启氮气压注管路
(5)
的增压泵
(6)
和第一截止阀
(7)
，增压并存储部分氮气至驱替气储...
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