煤層氣抽采系統及建造方法與流程

本發明涉及煤層氣開采技術領域，尤其涉及一種煤層氣抽采系統及建造方法。

背景技術：

煤層氣俗稱瓦斯，是非常規的天然氣，煤層既是煤層氣的生產源巖，又是煤層氣的儲集層，一般需要專門的抽采技術將煤層氣抽采出作為能源使用。

現有技術中，煤礦煤層氣一般采用直井抽采、叢式井抽采、以及地面u型連通井抽采等技術進行開采，上述煤礦煤層氣的開采技術存在以下不足：第一，煤層氣在開采的過程中，需要在地面單獨設置抽吸裝置對煤層氣進行抽取，提高了煤層氣的抽吸成本，增加了能耗；第二，地面上需要鋪設運輸煤層氣的管網系統及配套設施，增加了地面建設費用；第三，鉆井為煤層氣抽采的通道，在抽采過程中需要對鉆井進行定期維護，增加了鉆井的運行費用。

因此，有必要解決上述技術問題。

技術實現要素：

本發明提供一種煤層氣抽采系統及建造方法，以解決現有技術中存在的問題，降低能耗，減小煤層氣的抽采成本，縮減地面建設費用，減小鉆井的運行費用。

本發明提供了一種煤層氣抽采系統，包括：用于從煤層中采集煤層氣的連通擴腔，所述連通擴腔設置在所述煤層中；排采管道，所述排采管道沿巷道的延伸方向鋪設，所述排采管道為負壓管道，所述排采管道包括用于輸出煤層氣的輸出端，所述輸出端延伸至地面上；抽吸井，所述抽吸井的末端與所述連通擴腔相連通，所述抽吸井的首端與所述排采管道相連通。

可選地，所述抽吸井的首端的水平高度小于或者等于所述抽吸井的末端的水平高度。

可選地，所述巷道內設置有負壓抽吸裝置，所述排采管道與所述負壓抽吸裝置相連通，所述負壓抽吸裝置靠近所述輸出端。

可選地，所述抽吸井的首端與所述排采管道的側壁相連通。

可選地，所述排采管道固定在所述巷道的壁面上。

可選地，所述煤層抽采系統還包括排采直井，所述排采直井的首端開設在地面上，所述排采直井的末端與所述連通擴腔相連通，所述排采直井的首端位于所述排采直井的末端的正上方。

可選地，所述煤層抽采系統還包括地面水平井，所述地面水平井包括水平段和豎直造斜段，所述水平段的末端與所述連通擴腔相連通，所述水平段的首端與所述豎直造斜段的末端相連接，所述豎直造斜段的首端開設在地面上，所述豎直造斜段平行于所述排采直井。

可選地，所述抽吸井的末端與所述水平段的末端位于同一水平面上。

可選地，所述抽吸井內設置有篩管，所述篩管的末端與所述連通擴腔相連通，所述篩管的首端與所述排采管道相連通。

基于同一發明構思，本發明還提供了一種煤層氣抽采系統的建造方法，包括以下步驟：s1.按照礦井開拓規劃，在儲存有煤層氣的煤層中確定出連通擴腔的位置，并鉆設出所述連通擴腔；s2.鋪設排采管道，所述排采管道沿巷道的延伸方向鋪設，所述排采管道為負壓管道，所述排采管道包括用于收集煤層氣的輸出端，所述輸出端延伸至地面上；s3.鉆設抽吸井，使所述抽吸井的末端與所述連通擴腔相連通，所述抽吸井的首端與所述排采管道相連通。

本發明提供的煤層氣抽采系統及建造方法，本發明提供的煤層氣抽采系統，直接借助巷道內的負壓環境，通過在巷道內部設置具有負壓環境的抽吸管道，可將煤層氣有效地從水平段和抽吸井抽吸至排采管道內，有效地降低了能耗，并在巷道的內部將煤層氣輸送至煤層氣收集處，相比于現有技術，解決了水驅開采技術所需的安裝抽采設備及排采水處理問題，無需建立地面運輸管網，減小了地面建設和管理所需的生產成本，節省了修井費用。

附圖說明

下面將通過附圖詳細描述本發明中優選實施例，將有助于理解本發明的目的和優點，其中:

圖1為本發明提供的煤層氣抽采系統的結構示意圖。

圖2為本發明優選實施例提供的煤層氣抽采系統的建造方法的流程圖。

具體實施方式

在本說明書中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、頂部、底部等方位用語是相對于各附圖中所示的構造進行定義的，首端、末端是相對于工程實施進行定義的，詞語“內”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向它們是相對的概念，因此有可能會根據其所處不同位置、不同使用狀態而進行相應地變化。所以，也不應當將這些或者其他的方位用語解釋為限制性用語。

圖1為本發明提供的煤層氣抽采系統的結構示意圖。如圖1所示，本發明提供了一種煤層氣抽采系統，包括連通擴腔1、排采管道3、以及抽吸井4。

請參照圖1，所述連通擴腔1設置在所述煤層中，連通擴腔1連通在抽吸井4的末端，用于從煤層中收集煤粉及連通。可選地，巷道2是已開掘好的煤礦大巷。所述排采管道3沿所述巷道2的延伸方向鋪設，其中排采管道3可以是巷道2內原有的通風管道，減少了重新鋪設管道所需的生產成本。由于巷道2內一般設置有負壓抽風機，負壓抽風機可產生負壓環境，使連通在巷道2內的排采管道3中形成負壓，作為負壓管道使用。所述排采管道3包括用于輸出煤層氣的輸出端，煤層氣從連通擴腔1和抽吸井4運輸至輸出端后被輸出，輸出端上連接有煤層氣收集裝置，用于收集煤層氣，所述輸出端延伸至地面上。作為一個可選地實施例，排采管道3可以從巷道2的入口處延伸至地面上，并在地面上與煤層氣收集裝置進行連接。所述抽吸井4的末端與所述連通擴腔1相連通，所述抽吸井4的首端與所述排采管道3相連通，抽吸井4同樣設置在煤層中，煤層中的煤層氣可以直接進入連通擴腔1和抽吸井4內并被抽吸至排采管道3內，連通擴腔11和抽吸井4內部的煤層氣在壓差作用下，沿著連通擴腔1和抽吸井4進入排采管道3的內部，并在輸出端被輸出，方便快捷。

本發明提供的煤層氣抽采系統，直接借助巷道2內的負壓環境，通過在巷道2的內部設置具有負壓環境的排采管道3，可將煤層氣有效地從連通擴腔1和抽吸井4內抽吸至排采管道3內，有效地降低了能耗，并在巷道2的內部將煤層氣輸送至煤層氣收集處，相比于現有技術，解決了水驅開采技術需要安裝抽采設備及處理排采水的問題，無需建立地面運輸管網，減小了地面建設和管理所需的生產成本，節省了修井費用。

可選地，所述抽吸井4的首端的水平高度小于或者等于所述抽吸井4的末端的水平高度，煤層氣可以在高差作用下快速流動至排采管道3的內部，可以進一步地增加抽吸的速度。

可選地，所述巷道2內設置有負壓抽吸裝置，所述排采管道3與所述負壓抽吸裝置相連通，所述負壓抽吸裝置靠近所述輸出端。負壓抽吸裝置可以在排采管道3內形成負壓環境，有利于煤層氣在壓差下快速匯集在排采管道3的內部；負壓抽吸裝置所在的位置為負壓最大的位置處，輸出端靠近所述負壓抽吸裝置設置，可以進一步地增加輸出端輸出煤層氣的速度。

進一步地，所述抽吸井4的首端與所述排采管道3的側壁相連通，抽吸井4的首端可以直接安裝在排采管道3的上，方便快捷。也可以設置排采管道3的直徑大于抽吸井4的首端的直徑，排采管道3的側壁直接抵接在所述抽吸井4的首端，并在抵接處開設連通孔即可。抽吸井4的數量可以是多個，多個抽吸井4的首端分別連接在所述排采管道3的側壁上，以增加排采管道3的排采效率。

較佳地，所述排采管道3可以固定在所述巷道2的壁面上，有效地防止排采管道3被巷道2內部的施工設備刮傷或者擠傷，保證排采管道3結構的穩定性。

進一步地，所述煤層抽采系統還包括排采直井5，所述排采直井5的首端開設在地面上，所述排采直井5的末端與所述連通擴腔1相連通，所述排采直井5的首端位于所述排采直井5的末端的正上方。所述排采直井5用于鉆設連通擴腔1，連通擴腔1是在排采直井5按常規煤層氣直井鉆設完成后運用直徑大于0.5m的擴腔鉆頭對連通擴腔1進行擴孔形成的，目的是方便地面水平井6與排采直井5連通，及便于抽吸井4與排采直井5連通。

較佳地，所述煤層抽采系統還包括地面水平井6，所述地面水平井6包括水平段61和豎直造斜段62，所述水平段61的末端與所述連通擴腔1相連通，所述水平段61的首端與所述豎直造斜段62的末端相連接，所述豎直造斜段62的首端開設在地面上，煤層氣從水平段61和抽吸井4運輸至輸出端后被輸出。所述豎直造斜段62平行于所述排采直井5。本發明中的地面水平井6與排采直井5可以形成u型的連通井，當排采管道3出現故障時，也可以先封閉抽吸井4，然后通過在地面水平井6上注入驅動水實現煤層氣從排采直井5上抽吸出的技術效果。

設置上述地面水平井6、排采直井5、以及抽吸井4的步驟可以如下：首先利用鉆機在地面施工排采直井5，并在排采直井5的末端形成連通擴腔1，然后進行測斜，對連通擴腔1進行定位。其次，鉆進地面水平井6，首先采用定向鉆進技術定向造斜到排采煤層，然后實施水平段61的水平井鉆進，水平段61鉆進到連通擴腔1。最后根據連通擴腔1的位置坐標，在巷道2的同一水平面上確定井口，采用水平鉆進技術和定向鉆進技術水平鉆進，鉆出抽吸井4，抽吸井4連通至連通擴腔1，下入篩管，安裝井口與巷道2內排采管道3連接完井。再在已施工的直井中下入直徑大于0.5m的擴腔鉆頭到連通擴腔1的內部進行擴腔，從而完成了地面水平井6、排采直井5、以及抽吸井4的三井連通，實現利用巷道2內的排采管道3負壓排采煤層氣。

可選地，所述抽吸井4的末端與所述水平段61的末端位于同一水平

面上。可有利于保持水平段61和抽吸井4之間的有效連通，可使水平段61一側的煤層氣被有效地抽吸出。

進一步地，所述抽吸井4內設置有篩管，所述篩管的末端與所述連通擴腔1相連通，所述篩管的首端與所述排采管道3相連通，篩管上設置有篩孔，篩孔可以有效地濾除煤層氣中的砂石等雜質，有利于凈化煤層氣。

圖2為本發明優選實施例提供的煤層氣抽采系統的建造方法的流程圖。

如圖1和圖2所示，基于同一發明構思，本發明還提供了一種煤層氣抽采系統的建造方法，包括以下步驟：s1.按照礦井開拓規劃，在儲存有煤層氣的煤層中確定出連通擴腔1的位置，并鉆設出所述連通擴腔1；s2.鋪設排采管道3，所述排采管道3沿巷道2的延伸方向鋪設，所述排采管道3為負壓管道，所述排采管道3包括用于收集煤層氣的輸出端，所述輸出端延伸至地面上；s3.鉆設抽吸井4，使所述抽吸井4的末端與所述連通擴腔1相連通，所述抽吸井4的首端與所述排采管道3相連通。

本實施例中，根據計算，確定出開采點距離礦井開拓規劃區域的距離后，標定出開采點的位置坐標，隨后根據該位置坐標按照煤礦煤層氣抽排井施工，向下豎直鉆設至煤層中直至鉆設出連通擴腔1即可。

本發明提供的煤層氣抽采系統的建造方法，直接借助巷道2內的負壓環境，通過在巷道2內部設置具有負壓環境的排采管道3，可將煤層氣有效地從水平段61和抽吸井4內抽吸至排采管道3內，有效地降低了能耗，并在巷道2的內部將煤層氣輸送至煤層氣收集處，相比于現有技術，解決了水驅開采技術需要安裝抽采設備及處理排采水的問題，無需建立地面運輸管網，減小了地面建設和管理所需的生產成本，節省了修井費用。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。