脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103352682 A(43)申请公布日 2013.10.16CN103352682A*CN103352682A*(21)申请号 201310312534.3(22)申请日 2013.07.24E21B 43/25(2006.01)E21F 7/00(2006.01)(71)申请人中国矿业大学(北京)地址 100083 北京市海淀区学院路丁11号(72)发明人聂百胜 何学秋 李祥春 孟筠青(54) 发明名称脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法(57) 摘要本发明公开了一种脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，通过对作用煤体进行脉冲电磁波测试实验，得到最终现场所需的电磁波强度和

2、频率参数，然后，将馈线连接的电极板放入到瓦斯抽采钻孔中的套管中，通过脉冲电磁场发生仪在电极板中形成高强度脉冲电磁波，完成对煤层的电磁波作用。其方式操作简单，使用方便、灵活，作用范围广，受巷道或地表环境影响较小，作用后的煤层透气性明显改善，为煤层瓦斯抽放创造了有利条件。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书2页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书2页 附图1页(10)申请公布号 CN 103352682 ACN 103352682 A1/1页21.一种脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，其特征在于，首先，在煤矿地面或井下将套管插入到瓦斯抽采

3、钻孔中，将电极板通过馈线与频率计、示波器和脉冲电磁场发生仪顺序连接，然后，将电极板放入到套管中，电极板与作用煤层相对应；接着，调控并操作脉冲电磁场发生仪，通过频率计、示波器对输出电磁波的频率和波形进行监控，完成高强度脉冲电磁波对煤层的作用；最后，拔出电极板，封孔后即可进行煤层瓦斯抽放。2.根据权利要求1所述的脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，其特征在于，还包括：对需要作用的煤体进行前期测定，以确定作用煤体中含瓦斯体介电常数、电导率等电性参数，得到电磁波在其中的传播和衰减特性，并根据作用距离和范围确定出电磁场作用强度、频率、时间等参数。3.根据权利要求1所述的脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，其

4、特征在于，所述馈线为矿井专用防暴型馈线。权 利 要 求 书CN 103352682 A1/2页3脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法技术领域0001 本发明涉及一种利用脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，属于煤矿技术领域。背景技术0002 中国煤层气资源丰富，煤层气开发和利用具有远大前景。但是，中国煤层气地面开发刚进入起步阶段，中国煤田地质条件比较复杂，不少含煤地区地质条件明显区别于美国已成功开发煤田的地质条件。我国煤层气储层多具“三低一高”的特征：煤层气压力低、煤层气储层渗透率低、水力压裂强化措施下形成常规破裂裂缝所占比例低，另外，我国高瓦斯含量的煤层普遍具有较高的吸附能力。0003 在我国煤层气

5、开发实验工作中，煤层气钻井和采气试验暴露出一些问题，许多关键技术尚待解决。其中，通过已测试资料表明：我国煤层渗透率普遍较低，煤矿井下测量透气性更低。这给我国煤层气地面开采和商业性开发带来了较大困难，另外，大部分煤矿井下本煤层由于透气性差，瓦斯抽放效果不理想，虽然对本煤层采取了水力割缝、深孔预裂爆破、交叉钻孔等各种增渗措施，并带来一定效果，但其适用条件有一定局限。0004 通常，煤层瓦斯抽放过程需经历瓦斯解吸-扩散-渗流三个串联过程，任何一个过程的快慢都会影响整个抽放效果。因此，有效促进解吸、扩散和渗流过程，提高煤层运移特性，就成为煤矿现场和煤层气开发亟需解决的首要问题。0005 已有实验表明：

6、外加电磁场可以促进含瓦斯煤的瓦斯解吸和煤层的渗透率提高，但还没有现场能够使用的电磁设备。因此，研究一种能够在现场应用的电磁技术及方法，就成为本发明想要解决的主要问题。发明内容0006 鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种利用脉冲电磁波对高瓦斯煤层进行透气性处理，以实现改善煤层透气性、提高煤层瓦斯抽采率的目的。0007 本发明专利是通过以下技术方案来实现的：0008 一种脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，首先，在煤矿地面或井下将套管插入到瓦斯抽采钻孔中，将电极板通过馈线与频率计、示波器和脉冲电磁场发生仪顺序连接，然后，将电极板放入到套管中，电极板与作用煤层相对应；接着，调控并操作脉冲电磁场

7、发生仪，通过频率计、示波器对输出电磁波的频率和波形进行监控，完成高强度脉冲电磁波对煤层的作用；最后，拔出电极板，封孔后即可进行煤层瓦斯抽放。0009 一种脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，还包括：对需要作用的煤体进行前期测定，以确定作用煤体中含瓦斯体介电常数、电导率等电性参数，得到电磁波在其中的传播和衰减特性，并根据作用距离和范围确定出电磁场作用强度、频率、时间等参数。0010 所述馈线为矿井专用防暴型馈线。0011 本发明所述的脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，通过在作用煤体中进行脉冲电磁波测试实验，得到电磁波在煤岩体中的传播规律和衰减特性，确定出脉冲电磁波的作说 明 书CN 1033526

8、82 A2/2页4用范围和作用效果，并最终根据现场需要得到所需的电磁波强度和频率参数，通过具体的脉冲电磁场发生仪、示波器、频率计、电极板等完成对煤层的高强度脉冲电磁波作用，作用后的煤层透气性明显改善，为后续煤层瓦斯抽放创造了有利条件。其方式操作简单，使用方便、灵活，作用范围广，受巷道或地表环境影响较小，可明显提高煤层瓦斯的抽采效率。附图说明0012 图1为本发明的结构示意图。具体实施方式0013 以井下电磁波作用为例，如图1所示，本发明所述的脉冲电磁提高煤层瓦斯抽采率的方法，具体步骤包括：0014 首先，对需要作用煤体7进行前期测定，以确定作用煤体7中含瓦斯体介电常数、电导率等电性参数，得到电

9、磁波在其中的传播和衰减特性，并根据实际需要的作用距离和作用范围确定出电磁场作用强度、频率、时间等参数。0015 试验过程中，需进行大量实验测试和数据比较分析，以明确电磁波的作用机制，为现场设备的使用奠定理论基础。0016 接着，在井下巷道中，将套管6插入到横向排列的瓦斯抽采钻孔中，然后，将电极板5通过馈线4与频率计3、示波器2和脉冲电磁场发生仪1顺序连接，再将电极板5放入到套管6中，电极板5放入的位置与作用煤层相对应。0017 馈线4采用矿井专用防暴型馈线，具有一定的强度和韧性，结实、耐用。电极板5以能产生稳定、可靠的高强度脉冲为标准。0018 再接着，根据实验结果，操作脉冲电磁场发生仪1，调控电磁波到相应的强度、频率上，并保持相应的作用时间，对煤层进行高强度脉冲电磁波作用。作用过程中，通过频率计3、示波器2对输出电磁波的频率和波形进行监控，以保证高强度脉冲电磁波对煤层作用的准确性和可靠性。0019 最后，拔出电极板5，封孔后即可进行煤层瓦斯抽放。0020 受高强度脉冲电磁波的作用，作用煤层透气性明显改善，为后续高效抽送煤层瓦斯创造了有利条件。说 明 书CN 103352682 A1/1页5图1说 明 书 附 图CN 103352682 A