煤层气抽采系统及建造方法与流程

本发明涉及煤层气开采技术领域，尤其涉及一种煤层气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作为能源使用。

现有技术中，煤矿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，钻井为煤层气抽采的通道，在抽采过程中需要对钻井进行定期维护，增加了钻井的运行费用。

因此，有必要解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种煤层气抽采系统及建造方法，以解决现有技术中存在的问题，降低能耗，减小煤层气的抽采成本，缩减地面建设费用，减小钻井的运行费用。

本发明提供了一种煤层气抽采系统，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；排采管道，所述排采管道沿巷道的延伸方向铺设，所述排采管道为负压管道，所述排采管道包括用于输出煤层气的输出端，所述输出端延伸至地面上；抽吸井，所述抽吸井的末端与所述连通扩腔相连通，所述抽吸井的首端与所述排采管道相连通。

可选地，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，所述负压抽吸装置靠近所述输出端。

可选地，所述抽吸井的首端与所述排采管道的侧壁相连通。

可选地，所述排采管道固定在所述巷道的壁面上。

可选地，所述煤层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排采直井的末端的正上方。

可选地，所述煤层抽采系统还包括地面水平井，所述地面水平井包括水平段和竖直造斜段，所述水平段的末端与所述连通扩腔相连通，所述水平段的首端与所述竖直造斜段的末端相连接，所述竖直造斜段的首端开设在地面上，所述竖直造斜段平行于所述排采直井。

可选地，所述抽吸井的末端与所述水平段的末端位于同一水平面上。

可选地，所述抽吸井内设置有筛管，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。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种煤层气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位置，并钻设出所述连通扩腔；s2.铺设排采管道，所述排采管道沿巷道的延伸方向铺设，所述排采管道为负压管道，所述排采管道包括用于收集煤层气的输出端，所述输出端延伸至地面上；s3.钻设抽吸井，使所述抽吸井的末端与所述连通扩腔相连通，所述抽吸井的首端与所述排采管道相连通。

本发明提供的煤层气抽采系统及建造方法，本发明提供的煤层气抽采系统，直接借助巷道内的负压环境，通过在巷道内部设置具有负压环境的抽吸管道，可将煤层气有效地从水平段和抽吸井抽吸至排采管道内，有效地降低了能耗，并在巷道的内部将煤层气输送至煤层气收集处，相比于现有技术，解决了水驱开采技术所需的安装抽采设备及排采水处理问题，无需建立地面运输管网，减小了地面建设和管理所需的生产成本，节省了修井费用。

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为本发明提供的煤层气抽采系统的结构示意图。

图2为本发明优选实施例提供的煤层气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，首端、末端是相对于工程实施进行定义的，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为本发明提供的煤层气抽采系统的结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种煤层气抽采系统，包括连通扩腔1、排采管道3、以及抽吸井4。

请参照图1，所述连通扩腔1设置在所述煤层中，连通扩腔1连通在抽吸井4的末端，用于从煤层中收集煤粉及连通。可选地，巷道2是已开掘好的煤矿大巷。所述排采管道3沿所述巷道2的延伸方向铺设，其中排采管道3可以是巷道2内原有的通风管道，减少了重新铺设管道所需的生产成本。由于巷道2内一般设置有负压抽风机，负压抽风机可产生负压环境，使连通在巷道2内的排采管道3中形成负压，作为负压管道使用。所述排采管道3包括用于输出煤层气的输出端，煤层气从连通扩腔1和抽吸井4运输至输出端后被输出，输出端上连接有煤层气收集装置，用于收集煤层气，所述输出端延伸至地面上。作为一个可选地实施例，排采管道3可以从巷道2的入口处延伸至地面上，并在地面上与煤层气收集装置进行连接。所述抽吸井4的末端与所述连通扩腔1相连通，所述抽吸井4的首端与所述排采管道3相连通，抽吸井4同样设置在煤层中，煤层中的煤层气可以直接进入连通扩腔1和抽吸井4内并被抽吸至排采管道3内，连通扩腔11和抽吸井4内部的煤层气在压差作用下，沿着连通扩腔1和抽吸井4进入排采管道3的内部，并在输出端被输出，方便快捷。

本发明提供的煤层气抽采系统，直接借助巷道2内的负压环境，通过在巷道2的内部设置具有负压环境的排采管道3，可将煤层气有效地从连通扩腔1和抽吸井4内抽吸至排采管道3内，有效地降低了能耗，并在巷道2的内部将煤层气输送至煤层气收集处，相比于现有技术，解决了水驱开采技术需要安装抽采设备及处理排采水的问题，无需建立地面运输管网，减小了地面建设和管理所需的生产成本，节省了修井费用。

可选地，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，煤层气可以在高差作用下快速流动至排采管道3的内部，可以进一步地增加抽吸的速度。

可选地，所述巷道2内设置有负压抽吸装置，所述排采管道3与所述负压抽吸装置相连通，所述负压抽吸装置靠近所述输出端。负压抽吸装置可以在排采管道3内形成负压环境，有利于煤层气在压差下快速汇集在排采管道3的内部；负压抽吸装置所在的位置为负压最大的位置处，输出端靠近所述负压抽吸装置设置，可以进一步地增加输出端输出煤层气的速度。

进一步地，所述抽吸井4的首端与所述排采管道3的侧壁相连通，抽吸井4的首端可以直接安装在排采管道3的上，方便快捷。也可以设置排采管道3的直径大于抽吸井4的首端的直径，排采管道3的侧壁直接抵接在所述抽吸井4的首端，并在抵接处开设连通孔即可。抽吸井4的数量可以是多个，多个抽吸井4的首端分别连接在所述排采管道3的侧壁上，以增加排采管道3的排采效率。

较佳地，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内部的施工设备刮伤或者挤伤，保证排采管道3结构的稳定性。

进一步地，所述煤层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的首端位于所述排采直井5的末端的正上方。所述排采直井5用于钻设连通扩腔1，连通扩腔1是在排采直井5按常规煤层气直井钻设完成后运用直径大于0.5m的扩腔钻头对连通扩腔1进行扩孔形成的，目的是方便地面水平井6与排采直井5连通，及便于抽吸井4与排采直井5连通。

较佳地，所述煤层抽采系统还包括地面水平井6，所述地面水平井6包括水平段61和竖直造斜段62，所述水平段61的末端与所述连通扩腔1相连通，所述水平段61的首端与所述竖直造斜段62的末端相连接，所述竖直造斜段62的首端开设在地面上，煤层气从水平段61和抽吸井4运输至输出端后被输出。所述竖直造斜段62平行于所述排采直井5。本发明中的地面水平井6与排采直井5可以形成u型的连通井，当排采管道3出现故障时，也可以先封闭抽吸井4，然后通过在地面水平井6上注入驱动水实现煤层气从排采直井5上抽吸出的技术效果。

设置上述地面水平井6、排采直井5、以及抽吸井4的步骤可以如下：首先利用钻机在地面施工排采直井5，并在排采直井5的末端形成连通扩腔1，然后进行测斜，对连通扩腔1进行定位。其次，钻进地面水平井6，首先采用定向钻进技术定向造斜到排采煤层，然后实施水平段61的水平井钻进，水平段61钻进到连通扩腔1。最后根据连通扩腔1的位置坐标，在巷道2的同一水平面上确定井口，采用水平钻进技术和定向钻进技术水平钻进，钻出抽吸井4，抽吸井4连通至连通扩腔1，下入筛管，安装井口与巷道2内排采管道3连接完井。再在已施工的直井中下入直径大于0.5m的扩腔钻头到连通扩腔1的内部进行扩腔，从而完成了地面水平井6、排采直井5、以及抽吸井4的三井连通，实现利用巷道2内的排采管道3负压排采煤层气。

可选地，所述抽吸井4的末端与所述水平段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之间的有效连通，可使水平段61一侧的煤层气被有效地抽吸出。

进一步地，所述抽吸井4内设置有筛管，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3相连通，筛管上设置有筛孔，筛孔可以有效地滤除煤层气中的砂石等杂质，有利于净化煤层气。

图2为本发明优选实施例提供的煤层气抽采系统的建造方法的流程图。

如图1和图2所示，基于同一发明构思，本发明还提供了一种煤层气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.铺设排采管道3，所述排采管道3沿巷道2的延伸方向铺设，所述排采管道3为负压管道，所述排采管道3包括用于收集煤层气的输出端，所述输出端延伸至地面上；s3.钻设抽吸井4，使所述抽吸井4的末端与所述连通扩腔1相连通，所述抽吸井4的首端与所述排采管道3相连通。

本实施例中，根据计算，确定出开采点距离矿井开拓规划区域的距离后，标定出开采点的位置坐标，随后根据该位置坐标按照煤矿煤层气抽排井施工，向下竖直钻设至煤层中直至钻设出连通扩腔1即可。

本发明提供的煤层气抽采系统的建造方法，直接借助巷道2内的负压环境，通过在巷道2内部设置具有负压环境的排采管道3，可将煤层气有效地从水平段61和抽吸井4内抽吸至排采管道3内，有效地降低了能耗，并在巷道2的内部将煤层气输送至煤层气收集处，相比于现有技术，解决了水驱开采技术需要安装抽采设备及处理排采水的问题，无需建立地面运输管网，减小了地面建设和管理所需的生产成本，节省了修井费用。

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。