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1、10申请公布号CN102022134A43申请公布日20110420CN102022134ACN102022134A21申请号201010545678X22申请日20101116E21F7/0020060171申请人郑州大学地址450001河南省郑州市高新技术产业开发区科学大道100号72发明人冯立杰姜光杰陈党义李朝辉王金凤胡新平王慧智刘振锋翟雪琪邓珺邓波54发明名称钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法57摘要本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔2孔位和压裂孔3孔位实施钻孔作业，然后在压裂孔3上，采用外径与压裂孔3孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂。
2、压力对煤层1进行压裂作业，压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔2内以适当的振动频率实施持续振动作业，同时，在压裂孔口上换上产气设备，利用常规方法对煤层1进行卸压抽放煤层气。本发明改善了煤层1中煤层气的流动状态，同时，使煤层受到交替变化的拉应力和压应力作用，有利于煤层气从微孔隙解吸、扩散和流动，为煤层1内部卸压、煤层气释放和流动创造了良好的条件，增加了煤层气的抽采效率。51INTCL19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3页附图1页CN102022148A1/1页21钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，包括以下几个步骤，其特征在于步骤1，首先详细了解抽采目标煤层1。
3、的物理特性和地质构造特点，必要时，配合测地应力等测试措施；步骤2，在所述煤层1上选择一个或多个硬度相对高或密度相对大的方位作为顺层或穿层振动孔2孔位，同时，在每个振动孔孔位周围适当距离布置一个或多个压裂孔3孔位；步骤3，然后，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔2的孔位和压裂孔3的孔位实施钻孔作业，压裂孔3进入煤层1的深度应满足安全封孔要求，所述振动孔2的孔径应略大于振动设备外径，振动孔2进入煤层1的深度应由煤层1的地质构造特点决定，以封孔振动后不诱发瓦斯突出为前提；步骤4，振动孔2和压裂孔3打好后，利用安装杆将防爆或本安型振动设备置入振动孔2的孔底，在振动设备的顶端和底端各固定一个固定装置，并。
4、在振动设备与振动孔2之间的间隙内注满耦合剂，然后在振动孔2的孔口利用密封装置进行密封；步骤5，确定振动孔2密封无误后，在压裂孔3上，采用外径与压裂孔3孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂压力对煤层1进行压裂作业，当压裂孔3内压达到一定压力时，保持该压力一段时间，当压裂孔3内压随煤层裂隙扩大降低时，再次提高压裂压力，如此循环，直至压力完全稳定后停止；步骤6，压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔2内以适当的振动频率实施持续振动作业，所述振动作业的频率应根据煤层1地质构造特点以达到煤层气高增透性为最佳，同时，在压裂孔口上换上产气设备，利用常规方法对煤层1进行卸压抽采煤层气。2如权利要求1所述的钻、压。
5、、振三位一体卸压开采煤层气方法，其特征在于所述振动孔2和压裂孔3的钻孔方式视抽采目标煤层1地质条件而定，根据煤层地应力和机械强度，振动孔2和压裂孔3的钻孔走向可设计为直向或曲向。权利要求书CN102022134ACN102022148A1/3页3钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法技术领域0001本发明涉及煤层气开采工艺技术领域，特别涉及一种适用于高瓦斯低透性煤层的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法。背景技术0002煤层中含有大量的煤层气，又称为瓦斯，它不仅是宝贵的资源，也是煤矿地下开采中煤与瓦斯突出潜能的重要组成部分，其主要成分是甲烷。我国是煤炭资源大国，随着煤炭工业的高速发展和规模骤增，。
6、瓦斯涌出量增大，因瓦斯突出、爆炸引起的煤矿事故迅速上升。然而，煤层气又是一种优质、洁净的燃料，如果得到合理的开发、回收和利用，不仅可以减少煤矿事故的发生，保障煤矿的正常生产，还可以解决我国能源紧缺的问题。我国的煤层气资源量约36万亿立方米，这一数值与天然气资源量相当。我国已成功地实现开采层抽采煤层气、邻近层抽采煤层气、采空区抽采煤层气、围岩抽采煤层气等技术，并在全国大、中、小型煤矿区域防突中得到了广泛的应用，在煤层气抽采、防治瓦斯爆炸和减少煤与瓦斯突出方面取得了一些成效。由于我国煤层赋存地质条件复杂，瓦斯含量高，煤层的渗透率低，所以在煤层气抽采方面出现较大的困难，虽然目前在高瓦斯低渗透性煤层也。
7、采用了一些提高煤层开采效率的方法，但各有其特定适应条件。发明内容0003本发明的目的是提供一种适用于高瓦斯低透性煤层的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，对煤层进行压裂和振动作业，增加煤层中煤层气的抽采效率。0004本发明的目的可通过下述技术措施步骤来实现0005本发明将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，通过在煤层设置压裂孔和振动孔，驱动煤层中原有的或压裂后出现的裂缝，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤层中产生更多的次生裂缝与裂隙，改善煤层中煤层气的流动状态，增加煤层中煤层气的透气性，同时，根据机械振动的作用原理，在煤层中实施振动作业，改变了煤层的物理机。
8、械性能，减少煤对煤层气的吸附量从而增加煤层气的解吸量，来提高煤层渗透率，增加煤层中煤层气的抽采效率。00061首先详细了解抽采目标煤层的物理特性和地质构造特点，必要时，配合测地应力等测试措施；00072在所述煤层上选择一个或多个硬度相对高或密度相对大的方位作为顺层或穿层振动孔孔位，同时，在每个振动孔孔位周围适当距离布置一个或多个压裂孔孔位；00083然后，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔孔位和压裂孔孔位实施钻孔作业，压裂孔进入煤层的深度应满足安全封孔要求，所述振动孔进入煤层的深度应由煤层的地质构造特点决定，以封孔振动后不诱发瓦斯突出为前提，振动孔的孔径应略大于振说明书CN102022134A。
9、CN102022148A2/3页4动设备外径；00094振动孔和压裂孔打好后，利用安装杆将防爆或本安型振动设备置入振动孔的孔底，在振动设备的顶端和底端各固定一个固定装置，并在振动设备与振动孔之间的间隙内注满耦合剂，然后在振动孔的孔口利用密封装置进行密封；00105确定振动孔密封无误后，在压裂孔上，采用外径与压裂孔孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂压力对煤层进行压裂作业，当压裂孔内压达到一定压力时，保持该压力一段时间，当压裂孔内压随煤层裂隙扩大降低时，再次提高压裂压力，如此循环，直至压力完全稳定后停止；00116压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔内以适当的振动频率实施持续振动作业，使煤层受到。
10、交替变化的拉应力和压应力作用，同时，在压裂孔口上换上产气设备，利用常规方法对煤层进行卸压抽采煤层气。0012所述振动孔和压裂孔的钻孔方式视抽采目标煤层地质条件而定，根据煤层地应力和机械强度，振动孔和压裂孔的钻孔走向可设计为直向或曲向；所述振动作业频率应根据煤层地质构造特点以达到煤层气高增透性为最佳；0013本发明的有益效果如下0014本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，采用压裂驱动煤层中原有的或压裂后出现的裂缝，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤层中产生更多的次生裂缝与裂隙，大大改善了煤层中煤层气的流动状态，增加煤层中煤层气的透气性，同时，根据机械振。
11、动的作用原理，在煤层中实施振动作业，使煤层受到交替变化的拉应力和压应力作用，产生疏密相间的纵向振动，有利于煤层气从微孔隙解吸、扩散和流动，提高了煤层气的渗透率，给煤层内部卸压、煤层气释放和流动创造了良好的条件，增加煤层气的抽采效率，从而实现了简易并可靠地煤层气抽采作业。附图说明0015图1为本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法钻孔示意图；0016图中标记为1煤层；2振动孔；3压裂孔。具体实施方式0017本发明以下将结合一个实施例附图作进一步描述0018如图1所示，本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，具体实施步骤如下00191首先详细了解抽采目标煤层1的物理特性和地质构造特点，。
12、必要时，配合测地应力等测试措施；00202在所述煤层1上选择一个或多个硬度相对高或密度相对大的方位作为顺层或穿层振动孔2孔位，同时，在每个振动孔2孔位周围适当距离布置一个或多个压裂孔3孔位；00213然后，采用已知工具技术逐一对布置的振动孔2的孔位和压裂孔3的孔位实施钻孔作业，压裂孔3进入煤层的深度应满足安全封孔要求，所述振动孔2进入煤层1的说明书CN102022134ACN102022148A3/3页5深度应由煤层的地质构造特点决定，以封孔振动后不诱发瓦斯突出为前提，振动孔2的孔径应略大于振动设备外径；00224振动孔2和压裂3孔打好后，利用安装杆将防爆或本安型振动设备置入振动孔2的孔底，在。
13、振动设备的顶端和底端各固定一个固定装置，并在振动设备与振动孔2之间的间隙内注满耦合剂，然后在振动孔2的孔口利用密封装置进行密封；00235确定振动孔2密封无误后，在压裂孔3上，采用外径与压裂孔3孔径相匹配的压裂设备，以高于地层破裂压力对煤层1进行压裂作业，当压裂孔3内压达到一定压力时，保持该压力一段时间，当压裂孔3内压随煤层裂隙扩大降低时，再次提高压裂压力，如此循环，直至压力完全稳定后停止；00246压裂结束后，开启振动设备使其在振动孔2内以适当的振动频率实施持续振动作业，使煤层1受到交替变化的拉应力和压应力作用，所述的振动频率应根据煤层1地质构造特点以达到煤层气高增透性为最佳，同时，在压裂孔。
14、3口上换上产气设备，利用常规方法对煤层1进行卸压抽采煤层气。0025应当说明的是，所述振动孔2和压裂孔3的钻孔方式视煤层1地质条件而定，根据煤层地应力和机械强度，振动孔2和压裂孔3的钻孔走向可设计为直向或曲向；0026本发明的钻、压、振三位一体卸压开采煤层气方法，将高压压裂方法、振动方法与钻孔施工结合，采用压裂驱动煤层中原有的或压裂后出现的裂缝，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤层中产生更多的次生裂缝与裂隙，大大改善了煤层中煤层气的流动状态，增加煤层中煤层气的透气性，同时，根据机械振动的作用原理，在煤层中实施振动作业，使煤层受到交替变化的拉应力和压应力作用，产生疏密相间的纵向振动，有利于煤层气从微孔隙解吸、扩散和流动，提高了煤层气的渗透率，给煤层内部卸压、煤层气释放和流动创造了良好的条件，增加煤层气的抽采效率，从而实现了简易并可靠地煤层气抽采作业。说明书CN102022134ACN102022148A1/1页6图1说明书附图CN102022134A。