波导管阀门20、瓦斯抽采栗21和瓦斯抽采管22;地面钻井14的上端为固井段10，在地面钻井14内有套管12，在套管12的下端有高强度非金属筛管18，套管12的上部有水力压裂口 19、瓦斯抽采口 8和微波辐射监控口 4;水栗I通过水箱2和管道与水力压裂口 19连接，在水力压裂口 19上有水力压裂口阀门3;在瓦斯抽采口 8上有瓦斯抽采口阀门7;微波辐射监控口 4上有信号传输线11、波导管13和微波辐射监控口阀门6，信号传输线11的一端与监控设备9连接，另一端与传感器15连接;波导管13的一端通过波导管阀门20与微波福射器5连接，另一端有微波福射天线16和微波福射窗口 17。
[0025]方法包括以下步骤:
[0026]a.钻取煤层瓦斯抽采地面钻井14，穿透抽采煤层；
[0027]b.地面钻井中下放套管12，并在固井段固井;钻井的煤层段布置高强度非金属筛管18，支撑煤层，防止钻井的煤层段坍塌;筛管孔能使高压水从中射流压裂煤层，还作为瓦斯流向抽采套管的通道;地面套管接口处使用四通接口连接，分别为套管口、瓦斯抽采口 8、微波发射监控口 4以及水力压裂口 19;
[0028]c.在地面钻井14附近布置水力压裂系统、微波辐射器与监控设备；
[0029]d.利用水力压裂系统对煤层进行压裂，待煤层压裂完成之后，停止压裂，排空钻井中的残余压裂液；
[0030]e.将波导管13连接微波辐射器5和微波辐射窗口 17，信号传输线11连接监控设备9和传感器15，并将传感器的接地线进行接地；
[0031]f.打开微波辐射监控口阀门6，保持瓦斯抽采口阀门7与水力压裂口阀门3关闭，将连接好的微波辐射窗口 17和传感器15通过微波辐射监控口 4送达钻井的指定位置；
[0032]g.开启微波福射器和监控设备，对煤层施加微波福射，加热煤层；同时，传感器将监测钻井中的煤层温度、水蒸气量和瓦斯浓度传回至监控设备，对微波辐射器的功率和加载时间进行调节;为了有效提高煤层瓦斯解吸效率，又使加载过程安全高效，通常维持煤层温度在 150—200 °C;
[0033]h.打开瓦斯抽采口阀门7，开启瓦斯抽采栗21对钻井中瓦斯进行强化抽采。
[0034]所述的微波辐射为间歇式微波辐射:在加载过程中当传感器感应温度升高到200°(:时，关闭微波辐射器，停止微波加载；当传感器感应温度降低至150°C时，开启微波辐射器，对煤体继续进行加载。
【主权项】
1.一种水力压裂与微波辐射联合强化抽采煤层瓦斯的装置及方法，其特征是:装置包括:水栗、水箱、水力压裂口阀门、微波辐射监控口、微波辐射器、微波辐射监控口阀门、瓦斯抽采口阀门、瓦斯抽采口、监控设备、固井段、信号传输线、套管、波导管、地面钻井、传感器、微波辐射天线、微波辐射窗口、高强度非金属筛管、水力压裂口、波导管阀门、瓦斯抽采栗和瓦斯抽采管;地面钻井的上端为固井段，在地面钻井内有套管，在套管的下端有高强度非金属筛管，套管的上部有水力压裂口、瓦斯抽采口和微波辐射监控口 ；水栗通过水箱和管道与水力压裂口连接，在水力压裂口上有水力压裂口阀门；在瓦斯抽采口上有瓦斯抽采口阀门；微波辐射监控口上有信号传输线、波导管和微波辐射监控口阀门，信号传输线的一端与监控设备连接，另一端与传感器连接;波导管的一端通过波导管阀门与微波辐射器连接，另一端有微波辐射天线和微波辐射窗口。2.权利要求1所述的水力压裂与微波辐射联合强化抽采煤层瓦斯方法，其特征在于:方法包括以下步骤: a.钻取煤层瓦斯抽采地面钻井，穿透抽采煤层； b.地面钻井中下放套管，并在固井段固井;钻井的煤层段布置高强度非金属筛管，支撑煤层，防止钻井的煤层段坍塌;筛管孔能使高压水从中射流压裂煤层，还作为瓦斯流向抽采套管的通道;地面套管接口处使用四通接口连接，分别为套管口、瓦斯抽采口、微波辐射监控口以及水力压裂口； c.在地面钻井附近布置水力压裂系统、微波辐射器与监控设备； d.利用水力压裂系统对煤层进行压裂，待煤层压裂完成之后，停止压裂，排空钻井中的残余压裂液； e.将波导管连接微波辐射器和微波辐射窗口，信号传输线连接监控设备和传感器，并将传感器的接地线进行接地； f.打开微波发射监控口阀门，保持瓦斯抽采口阀门与水力压裂口阀门关闭，将连接好的微波辐射窗口和传感器通过微波辐射监控口送达钻井的指定位置； g.开启微波辐射器和监控设备，对煤层施加微波辐射，加热煤层；同时，传感器将监测钻井中的煤层温度、水蒸气量和瓦斯浓度传回至监控设备，对微波辐射器的功率和加载时间进行动态调节;为了有效提高煤层瓦斯解吸效率，又使加载过程安全高效，维持煤层温度在 150—200 °C; h.打开瓦斯抽采口阀门，开启瓦斯抽采栗对钻井中瓦斯进行强化抽采。3.根据权利要求2所述的一种水力压裂与微波辐射联合强化抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于:所述的微波辐射为间歇式微波辐射:在加载过程中当传感器感应温度升高到200°(:时，关闭微波辐射器，停止微波加载；当传感器感应温度降低至150°C时，开启微波辐射器，对煤体继续进行加载。
【专利摘要】一种水力压裂与微波辐射联合强化抽采煤层瓦斯的装置及方法，属于地面钻井抽采煤层瓦斯的装置及方法。在钻井固井段内有套管，套管的下端有高强度非金属筛管，套管的上部有水力压裂口、瓦斯抽采口和微波辐射监控口；水泵通过水箱和管道与水力压裂口连接，在水力压裂口上设置水力压裂口阀门；在瓦斯抽采口上有瓦斯抽采口阀门；微波辐射监控口上有信号传输线、波导管和微波辐射监控口阀门，信号传输线的一端与监控设备连接，另一端与传感器连接；波导管的一端通过波导管阀门与微波辐射器连接，另一端连接微波辐射天线和微波辐射窗口。水力压裂与微波辐射的联合作用，既实现了煤层增透，又提高了煤层瓦斯的解吸效率，促进了煤层瓦斯的高效抽采。
【IPC分类】E21F7/00, E21B43/24, E21B43/00, E21B43/26
【公开号】CN105673067
【申请号】CN201610128730
【发明人】胡国忠, 朱怡然, 何文瑞, 许家林, 秦伟, 孙邈, 蓝昌金
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月7日