煤层气群井抽采系统及建造方法技术领域
本发明涉煤层气开采技术领域，尤其涉及一种煤层气群井抽采系统及建造方法。
背景技术
煤层气俗称瓦斯，是非常规的天然气，煤层既是煤层气的生产源岩，又是煤层气的
储集层，一般需要专门的抽采技术将煤层气抽采出。
现有技术中，煤层气一般采用直井抽采、丛式井抽采、以及地面U型连通井抽采等
技术进行开采，上述煤矿煤层气的开采技术存在以下不足：第一，煤层气在开采的过程中，
需要在地面单独设置抽吸装置对煤层气进行抽取，提高了煤层气的抽吸成本，增加了能耗；
第二，地面上需要铺设运输煤层气的管网系统及配套设施，增加了地面建设费用；第三，矿
井区域中的抽采井仅可以抽取抽采井所在区域的煤层气，抽采范围受限，降低了煤层气整
体抽采的效率；第四，矿井区域中布置多个煤层气的抽采井，多个抽采井各自配备一套采气
装置，造成资源浪费，进一步增加了煤层气的开采成本。
因此，有必要解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种煤层气群井抽采系统及建造方法，以解决现有技术中存在的问
题，增加煤层气的开采范围，降低能耗，减小煤层气的抽采成本，缩减地面建设费用，减小钻
井的铺设和运行维护费用，提高抽采效率。
本发明提供了一种煤层气群井抽采系统，包括：用于从煤层中采集煤层气的连通
扩腔，所述连通扩腔设置在所述煤层中；多口地面水平井，每个所述地面水平井均包括相连
接的水平段和竖直造斜段，每个所述水平段的末端均与所述连通扩腔相连通，每个所述竖
直造斜段的末端均延伸至地面上；多个所述水平段均位于所述煤层中；抽吸管道，所述抽吸
管道的第一端与所述连通扩腔相连通，所述抽吸管道的第二端用于输出煤层气，所述抽吸
管道的第二端从巷道内穿设出并延伸至地面上，所述抽吸管道位于所述巷道内的部分管道
为负压管道。
可选地，所述抽吸管道包括相连接的抽采管道和排采管道，所述抽采管道的末端
与所述连通扩腔相连通；所述排采管道沿所述巷道的延伸方向铺设，所述排采管道为负压
管道，所述排采管道的末端延伸至地面上用于输出所述煤层气。
可选地，多个所述水平段均为位于同一水平面上的水平段，且多个所述水平段的
长度均相同。
可选地，任意相邻的两个所述水平段之间的夹角均相同。
可选地，所述巷道内设置有负压抽吸装置，所述排采管道与所述负压抽吸装置相
连通。
可选地，述排采管道固定在所述巷道的壁面上。
可选地，所述煤层气群井抽采系统还包括排采直井，所述排采直井的首端开设在
地面上，所述排采直井的末端与所述连通扩腔相连通，所述排采直井的首端位于所述连通
扩腔的正上方。
可选地，所述抽采管道内设置有筛管，所述筛管的末端与所述连通扩腔相连通，所
述筛管的首端与所述排采管道相连通。
可选地，所述煤层气群井抽采系统还包括集气装置，所述抽吸管道的第二端连接
有所述集气装置。
基于同一发明构思，本发明提供了一种煤层气群井抽采系统的建造方法，包括以
下步骤：s1.按照矿井开拓规划，在储存有煤层气的煤层中确定出连通扩腔的坐标，并钻设
出所述连通扩腔；s2.在地面上选取多口地面水平井的井位，对每个所述地面水平井进行定
向造斜钻设竖直造斜段，使每个所述竖直造斜段的末端均位于地面上，每个所述竖直造斜
段的首端位于所述煤层中；s3.在所述煤层中钻设多个与所述竖直造斜段一一对应的水平
段，多个水平段的首端与多个竖直造斜段的首端一一对应地连接，多个所述水平段的末端
均与所述连通扩腔相连通；s4.铺设抽吸管道，使所述抽吸管道的第一端与所述连通扩腔相
连通，所述抽吸管道的第二端用于输出所述煤层气，所述抽吸管道的第二端从巷道内穿设
出并延伸至地面上，所述抽吸管道位于所述巷道内的部分管道为负压管道。
本发明提供的煤层气群井抽采系统及建造方法，钻设的多口地面水平井可以大幅
增加煤层气的抽采范围，且多口地面水平井内的煤层气可以通过抽吸管道及巷道内的负压
管道运输出，降低了煤层气开采所需的成本和能耗，增加了抽采的效率，抽吸管道的部分管
道设置在巷道的内部，减小了在地面铺设管道所需的建设费用，减小了钻井铺设和运行所
需的费用。
附图说明
下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优
点，其中:
图1为本发明优选实施例提供的煤层气群井抽采系统的结构示意图。
图2为图1中A-A横截面的结构示意图。
图3为本发明优选实施例提供的煤层气群井抽采系统的建造方法的流程图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等
方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远
离特定部件几何中心的方向它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同
使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用
语。
图1为本发明优选实施例提供的煤层气群井抽采系统的结构示意图，图2为图1中
A-A横截面的结构示意图。其中图2示出了煤层气群井抽吸系统中一个地面水平井6在地下
对应的抽采系统的结构示意图。如图1至图2所示，本发明提供了一种煤层气群井抽采系统，
包括：连通扩腔1、地面水平井6、以及抽吸管道3。
请同时参照图1至图2，所述连通扩腔1开设在储存有煤层气的煤层中，连通扩腔1
钻设好后，煤层中的煤粉涌入连通扩腔1的内部。图1中地面水平井6的数量为七个，每个所
述地面水平井6均包括相连接的水平段61和竖直造斜段62，每个所述竖直造斜段62的末端
位于开采煤层中；多个所述水平段61均位于所述煤层中。水平段61附近的煤层气同样可以
源源不断地涌入对应的水平段61内，每个所述水平段61的末端均与所述连通扩腔1相连通，
多个水平段61内的煤层气可以汇集至抽吸管道3，增加了煤层气的开采范围，提高煤层气的
抽采效率。其中地面水平井6的数量为七个仅为一个优选的实施例，在实际开采工作上，地
面水平井6的数量并不仅限于七个。
抽吸管道3的第一端与所述连通扩腔1相连通，所述抽吸管道3的第二端用于输出
煤层气，所述抽吸管道3的第二端从巷道2内穿设出并延伸至地面上，所述抽吸管道3位于所
述巷道2内的部分管道为负压管道。汇集至抽吸管道3内的煤层气通过抽吸管道3的第二端
在地面上被采集，降低了现有技术中运用水驱等技术所需的能耗，减小了钻井的铺设和运
行维护费用，减小煤层气的抽采成本，缩减地面建设费用。可选地，抽吸管道3可以包括抽采
管道31和排采管道32，其中所述抽采管道31的末端与所述排采管道32相连通。所述排采管
道32沿巷道2的延伸方向铺设，即排采管道32的铺设方向与巷道2的延伸方向一致。所述排
采管道32为负压管道，排采管道32内部的压力小于水平段61、以及抽采管道31内的压力，上
述水平段61、以及抽采管道31内的煤层气在负压的抽吸作用下源源不断地汇集至排采管道
32内，排采管道32延伸至地面上的末端即为抽吸管道3的第二端。
可选地，巷道2的内部一般设置有负压抽吸装置以在巷道2的内部产生抽吸负压，
本发明中的抽吸管道3位于巷道2内的部分管道可以在巷道2内原有的通风管道上增设负压
抽吸装置改造而成，无需在地面铺设多余的输气管道，可大幅减少生产成本。其中抽吸管道
3的第二端可以从巷道2的入口延伸至地面上并在地面上连接有集气装置，煤层气通过抽吸
管道3的第二端汇集至集气装置中完成煤层气的抽吸。
可选地，负压抽吸装置连接在靠近所述抽吸管道3的第二端的位置处，负压抽吸装
置为负压值最高的地方，有利于煤层气在压差的作用下源源不断地汇集抽吸管道3的第二
端，便于煤层气的输出，以大幅增加煤层气的开采效率。
本发明提供的煤层气群井抽采系统，钻设的多口地面水平井6可以大幅增加煤层
气的抽采范围，且多口地面水平井6内的煤层气可以通过抽吸管道3中位于巷道2内的负压
管道运输出，降低了煤层气开采所需的成本和能耗，增加了抽采的效率，抽吸管道3的部分
管道设置在巷道2的内部，减小了在地面铺设管道所需的建设费用，减小了钻井铺设和运行
所需的费用。
进一步地，多个所述水平段61均为位于同一水平面上的水平段61，且多个所述水
平段61的长度均相同。所述水平段61的末端位于以连通扩腔1为圆心，以水平段61的长度为
半径的圆的边沿，每个水平段61周边的煤层气均可以涌入距离较近的水平段61内部，并通
过水平段61和抽吸管道31抽吸至排采管道32的内部，可使水平段61的末端位于以连通扩腔
1为圆心，以水平段61的长度为半径的范围内的煤层气得到有效地开采，以提高煤层气的开
采效率。
进一步地，任意相邻的两个所述水平段61之间的夹角均相同，可以进一步地增加
煤层气抽采的均匀性，提高煤层气的抽采率。可选地，所述抽采管道31的首端与所有所述水
平段61的末端均位于同一水平面上。可使水平段61内的煤层气可以在负压的抽吸作用下进
入抽采管道31内，缩短了煤层气的流动路径，缩短了煤层气的抽采时间，有利于提高抽采效
率。
较佳地，所述排采管道32固定在所述巷道2的壁面上，有效地防止排采管道32被巷
道2内部的施工设备刮伤或者挤伤，保证排采管道32结构的稳定性。
可选地，所述煤层气群井抽采系统还包括排采直井5，所述排采直井5的首端开设
在地面上，所述排采直井5的末端与所述连通扩腔1相连通，所述排采直井5的首端位于所述
连通扩腔1的正上方。所述排采直井5用于钻设连通扩腔1，并在连通扩腔1钻设完成后运用
直径大于0.5m的扩腔钻头对连通扩腔1进行扩孔，方便实现地面水平井6、排采直井5及抽吸
管道3的连通。
较佳地，所述抽采管道31内可以设置有筛管，所述筛管的末端与所述连通扩腔1相
连通，所述筛管的首端与所述排采管道32相连通。筛管安装在抽采管道31的内壁，在对抽采
管道31起到支撑作用的同时保证了进入抽采管道31的煤层气的纯净。同样地，水平段61内
也可以设置筛管，以有效地防止煤层气中携带的砂砾等杂质进行水平段61的内部。
图3为本发明提供的煤层气群井抽采系统的建造方法的流程图。
请参照图3，基于同一发明构思，本发明还提供了一种煤层气群井抽采系统的建造
方法，包括以下步骤：s1.按照矿井开拓规划，在储存有煤层气的煤层中确定出连通扩腔1的
位置，并钻设出所述连通扩腔1；s2.在地面上选取多口地面水平井6的井位，对每个地面水
平井6进行定向造斜钻设竖直造斜段62，使每个所述竖直造斜段62的末端均位于地面上，每
个所述竖直造斜段62的首端位于所述煤层中；s3.在所述煤层中钻设多个与所述竖直造斜
段62一一对应的水平段61，使多个所述水平段61的首端与多个所述竖直造斜段62的首端一
一对应地连接，多个所述水平段61的末端均与所述连通扩腔1相连通；s4.铺设抽吸管道3，
使所述抽吸管道3的第一端与所述连通扩腔1相连通，所述抽吸管道3的第二端用于输出煤
层气，所述抽吸管道3的第二端从巷道2内穿设出并延伸至地面上，所述抽吸管道3位于所述
巷道2内的部分管道为负压管道。
可选地，在步骤s1中，可以首先在地面根据矿井开拓规划区确定连通扩腔1正上方
位于地面的位置，在该位置处钻排采直井5，直至钻达煤层处，随后下入测量仪器进行井眼
轨迹参数测量，并根据斜侧结果计算出需要连通的煤层位置坐标，该位置坐标即为连通扩
腔1准确的位置坐标，便于后续施工。
需要说明的是，多口地面水平井6与抽采管道31的施工顺序可以互换，且多口地面
水平井6之间无先后顺序，水平段61的末端与连通扩腔1之间的位置误差不超过0.3m。
本发明提供的煤层气群井抽采系统，钻设的多口地面水平井6可以大幅增加煤层
气的抽采范围，且多口地面水平井6内的煤层气可以通过抽吸管道3中位于巷道2内的负压
管道运输出，降低了煤层气开采所需的成本和能耗，增加了抽采的效率，抽吸管道3的部分
管道设置在巷道2的内部，减小了在地面铺设管道所需的建设费用，减小了钻井铺设和运行
所需的费用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。