本發(fā)明涉煤層氣開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層氣群井抽采系統(tǒng)及建造方法。

背景技術(shù)：

煤層氣俗稱瓦斯，是非常規(guī)的天然氣，煤層既是煤層氣的生產(chǎn)源巖，又是煤層氣的儲(chǔ)集層，一般需要專門的抽采技術(shù)將煤層氣抽采出。

現(xiàn)有技術(shù)中，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(shù)進(jìn)行開采，上述煤礦煤層氣的開采技術(shù)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(dú)設(shè)置抽吸裝置對(duì)煤層氣進(jìn)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(shè)運(yùn)輸煤層氣的管網(wǎng)系統(tǒng)及配套設(shè)施，增加了地面建設(shè)費(fèi)用；第三，礦井區(qū)域中的抽采井僅可以抽取抽采井所在區(qū)域的煤層氣，抽采范圍受限，降低了煤層氣整體抽采的效率；第四，礦井區(qū)域中布置多個(gè)煤層氣的抽采井，多個(gè)抽采井各自配備一套采氣裝置，造成資源浪費(fèi)，進(jìn)一步增加了煤層氣的開采成本。

因此，有必要解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種煤層氣群井抽采系統(tǒng)及建造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，增加煤層氣的開采范圍，降低能耗，減小煤層氣的抽采成本，縮減地面建設(shè)費(fèi)用，減小鉆井的鋪設(shè)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高抽采效率。

本發(fā)明提供了一種煤層氣群井抽采系統(tǒng)，包括：用于從煤層中采集煤層氣的連通擴(kuò)腔，所述連通擴(kuò)腔設(shè)置在所述煤層中；多口地面水平井，每個(gè)所述地面水平井均包括相連接的水平段和豎直造斜段，每個(gè)所述水平段的末端均與所述連通擴(kuò)腔相連通，每個(gè)所述豎直造斜段的末端均延伸至地面上；多個(gè)所述水平段均位于所述煤層中；抽吸管道，所述抽吸管道的第一端與所述連通擴(kuò)腔相連通，所述抽吸管道的第二端用于輸出煤層氣，所述抽吸管道的第二端從巷道內(nèi)穿設(shè)出并延伸至地面上，所述抽吸管道位于所述巷道內(nèi)的部分管道為負(fù)壓管道。

可選地，所述抽吸管道包括相連接的抽采管道和排采管道，所述抽采管道的末端與所述連通擴(kuò)腔相連通；所述排采管道沿所述巷道的延伸方向鋪設(shè)，所述排采管道為負(fù)壓管道，所述排采管道的末端延伸至地面上用于輸出所述煤層氣。

可選地，多個(gè)所述水平段均為位于同一水平面上的水平段，且多個(gè)所述水平段的長度均相同。

可選地，任意相鄰的兩個(gè)所述水平段之間的夾角均相同。

可選地，所述巷道內(nèi)設(shè)置有負(fù)壓抽吸裝置，所述排采管道與所述負(fù)壓抽吸裝置相連通。

可選地，述排采管道固定在所述巷道的壁面上。

可選地，所述煤層氣群井抽采系統(tǒng)還包括排采直井，所述排采直井的首端開設(shè)在地面上，所述排采直井的末端與所述連通擴(kuò)腔相連通，所述排采直井的首端位于所述連通擴(kuò)腔的正上方。

可選地，所述抽采管道內(nèi)設(shè)置有篩管，所述篩管的末端與所述連通擴(kuò)腔相連通，所述篩管的首端與所述排采管道相連通。

可選地，所述煤層氣群井抽采系統(tǒng)還包括集氣裝置，所述抽吸管道的第二端連接有所述集氣裝置。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明提供了一種煤層氣群井抽采系統(tǒng)的建造方法，包括以下步驟：s1.按照礦井開拓規(guī)劃，在儲(chǔ)存有煤層氣的煤層中確定出連通擴(kuò)腔的坐標(biāo)，并鉆設(shè)出所述連通擴(kuò)腔；s2.在地面上選取多口地面水平井的井位，對(duì)每個(gè)所述地面水平井進(jìn)行定向造斜鉆設(shè)豎直造斜段，使每個(gè)所述豎直造斜段的末端均位于地面上，每個(gè)所述豎直造斜段的首端位于所述煤層中；s3.在所述煤層中鉆設(shè)多個(gè)與所述豎直造斜段一一對(duì)應(yīng)的水平段，多個(gè)水平段的首端與多個(gè)豎直造斜段的首端一一對(duì)應(yīng)地連接，多個(gè)所述水平段的末端均與所述連通擴(kuò)腔相連通；s4.鋪設(shè)抽吸管道，使所述抽吸管道的第一端與所述連通擴(kuò)腔相連通，所述抽吸管道的第二端用于輸出所述煤層氣，所述抽吸管道的第二端從巷道內(nèi)穿設(shè)出并延伸至地面上，所述抽吸管道位于所述巷道內(nèi)的部分管道為負(fù)壓管道。

本發(fā)明提供的煤層氣群井抽采系統(tǒng)及建造方法，鉆設(shè)的多口地面水平井可以大幅增加煤層氣的抽采范圍，且多口地面水平井內(nèi)的煤層氣可以通過抽吸管道及巷道內(nèi)的負(fù)壓管道運(yùn)輸出，降低了煤層氣開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設(shè)置在巷道的內(nèi)部，減小了在地面鋪設(shè)管道所需的建設(shè)費(fèi)用，減小了鉆井鋪設(shè)和運(yùn)行所需的費(fèi)用。

附圖說明

下面將通過附圖詳細(xì)描述本發(fā)明中優(yōu)選實(shí)施例，將有助于理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中:

圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的煤層氣群井抽采系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中a-a橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的煤層氣群井抽采系統(tǒng)的建造方法的流程圖。

具體實(shí)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(duì)于各附圖中所示的構(gòu)造進(jìn)行定義的，詞語“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向它們是相對(duì)的概念，因此有可能會(huì)根據(jù)其所處不同位置、不同使用狀態(tài)而進(jìn)行相應(yīng)地變化。所以，也不應(yīng)當(dāng)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(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的煤層氣群井抽采系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中a-a橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖2示出了煤層氣群井抽吸系統(tǒng)中一個(gè)地面水平井6在地下對(duì)應(yīng)的抽采系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1至圖2所示，本發(fā)明提供了一種煤層氣群井抽采系統(tǒng)，包括：連通擴(kuò)腔1、地面水平井6、以及抽吸管道3。

請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1至圖2，所述連通擴(kuò)腔1開設(shè)在儲(chǔ)存有煤層氣的煤層中，連通擴(kuò)腔1鉆設(shè)好后，煤層中的煤粉涌入連通擴(kuò)腔1的內(nèi)部。圖1中地面水平井6的數(shù)量為七個(gè)，每個(gè)所述地面水平井6均包括相連接的水平段61和豎直造斜段62，每個(gè)所述豎直造斜段62的末端位于開采煤層中；多個(gè)所述水平段61均位于所述煤層中。水平段61附近的煤層氣同樣可以源源不斷地涌入對(duì)應(yīng)的水平段61內(nèi)，每個(gè)所述水平段61的末端均與所述連通擴(kuò)腔1相連通，多個(gè)水平段61內(nèi)的煤層氣可以匯集至抽吸管道3，增加了煤層氣的開采范圍，提高煤層氣的抽采效率。其中地面水平井6的數(shù)量為七個(gè)僅為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，在實(shí)際開采工作上，地面水平井6的數(shù)量并不僅限于七個(gè)。

抽吸管道3的第一端與所述連通擴(kuò)腔1相連通，所述抽吸管道3的第二端用于輸出煤層氣，所述抽吸管道3的第二端從巷道2內(nèi)穿設(shè)出并延伸至地面上，所述抽吸管道3位于所述巷道2內(nèi)的部分管道為負(fù)壓管道。匯集至抽吸管道3內(nèi)的煤層氣通過抽吸管道3的第二端在地面上被采集，降低了現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)用水驅(qū)等技術(shù)所需的能耗，減小了鉆井的鋪設(shè)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，減小煤層氣的抽采成本，縮減地面建設(shè)費(fèi)用。可選地，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的末端與所述排采管道32相連通。所述排采管道32沿巷道2的延伸方向鋪設(shè)，即排采管道32的鋪設(shè)方向與巷道2的延伸方向一致。所述排采管道32為負(fù)壓管道，排采管道32內(nèi)部的壓力小于水平段61、以及抽采管道31內(nèi)的壓力，上述水平段61、以及抽采管道31內(nèi)的煤層氣在負(fù)壓的抽吸作用下源源不斷地匯集至排采管道32內(nèi)，排采管道32延伸至地面上的末端即為抽吸管道3的第二端。

可選地，巷道2的內(nèi)部一般設(shè)置有負(fù)壓抽吸裝置以在巷道2的內(nèi)部產(chǎn)生抽吸負(fù)壓，本發(fā)明中的抽吸管道3位于巷道2內(nèi)的部分管道可以在巷道2內(nèi)原有的通風(fēng)管道上增設(shè)負(fù)壓抽吸裝置改造而成，無需在地面鋪設(shè)多余的輸氣管道，可大幅減少生產(chǎn)成本。其中抽吸管道3的第二端可以從巷道2的入口延伸至地面上并在地面上連接有集氣裝置，煤層氣通過抽吸管道3的第二端匯集至集氣裝置中完成煤層氣的抽吸。

可選地，負(fù)壓抽吸裝置連接在靠近所述抽吸管道3的第二端的位置處，負(fù)壓抽吸裝置為負(fù)壓值最高的地方，有利于煤層氣在壓差的作用下源源不斷地匯集抽吸管道3的第二端，便于煤層氣的輸出，以大幅增加煤層氣的開采效率。

本發(fā)明提供的煤層氣群井抽采系統(tǒng)，鉆設(shè)的多口地面水平井6可以大幅增加煤層氣的抽采范圍，且多口地面水平井6內(nèi)的煤層氣可以通過抽吸管道3中位于巷道2內(nèi)的負(fù)壓管道運(yùn)輸出，降低了煤層氣開采所需的成本和能耗，增加了抽采的效率，抽吸管道3的部分管道設(shè)置在巷道2的內(nèi)部，減小了在地面鋪設(shè)管道所需的建設(shè)費(fèi)用，減小了鉆井鋪設(shè)和運(yùn)行所需的費(fèi)用。

進(jìn)一步地，多個(gè)所述水平段61均為位于同一水平面上的水平段61，且多個(gè)所述水平段61的長度均相同。所述水平段61的末端位于以連通擴(kuò)腔1為圓心，以水平段61的長度為半徑的圓的邊沿，每個(gè)水平段61周邊的煤層氣均可以涌入距離較近的水平段61內(nèi)部，并通過水平段61和抽吸管道31抽吸至排采管道32的內(nèi)部，可使水平段61的末端位于以連通擴(kuò)腔1為圓心，以水平段61的長度為半徑的范圍內(nèi)的煤層氣得到有效地開采，以提高煤層氣的開采效率。

進(jìn)一步地，任意相鄰的兩個(gè)所述水平段61之間的夾角均相同，可以進(jìn)一步地增加煤層氣抽采的均勻性，提高煤層氣的抽采率。可選地，所述抽采管道31的首端與所有所述水平段61的末端均位于同一水平面上?？墒顾蕉?1內(nèi)的煤層氣可以在負(fù)壓的抽吸作用下進(jìn)入抽采管道31內(nèi)，縮短了煤層氣的流動(dòng)路徑，縮短了煤層氣的抽采時(shí)間，有利于提高抽采效率。

較佳地，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內(nèi)部的施工設(shè)備刮傷或者擠傷，保證排采管道32結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

可選地，所述煤層氣群井抽采系統(tǒng)還包括排采直井5，所述排采直井5的首端開設(shè)在地面上，所述排采直井5的末端與所述連通擴(kuò)腔1相連通，所述排采直井5的首端位于所述連通擴(kuò)腔1的正上方。所述排采直井5用于鉆設(shè)連通擴(kuò)腔1，并在連通擴(kuò)腔1鉆設(shè)完成后運(yùn)用直徑大于0.5m的擴(kuò)腔鉆頭對(duì)連通擴(kuò)腔1進(jìn)行擴(kuò)孔，方便實(shí)現(xiàn)地面水平井6、排采直井5及抽吸管道3的連通。

較佳地，所述抽采管道31內(nèi)可以設(shè)置有篩管，所述篩管的末端與所述連通擴(kuò)腔1相連通，所述篩管的首端與所述排采管道32相連通。篩管安裝在抽采管道31的內(nèi)壁，在對(duì)抽采管道31起到支撐作用的同時(shí)保證了進(jìn)入抽采管道31的煤層氣的純凈。同樣地，水平段61內(nèi)也可以設(shè)置篩管，以有效地防止煤層氣中攜帶的砂礫等雜質(zhì)進(jìn)行水平段61的內(nèi)部。

圖3為本發(fā)明提供的煤層氣群井抽采系統(tǒng)的建造方法的流程圖。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種煤層氣群井抽采系統(tǒng)的建造方法，包括以下步驟：s1.按照礦井開拓規(guī)劃，在儲(chǔ)存有煤層氣的煤層中確定出連通擴(kuò)腔1的位置，并鉆設(shè)出所述連通擴(kuò)腔1；s2.在地面上選取多口地面水平井6的井位，對(duì)每個(gè)地面水平井6進(jìn)行定向造斜鉆設(shè)豎直造斜段62，使每個(gè)所述豎直造斜段62的末端均位于地面上，每個(gè)所述豎直造斜段62的首端位于所述煤層中；s3.在所述煤層中鉆設(shè)多個(gè)與所述豎直造斜段62一一對(duì)應(yīng)的水平段61，使多個(gè)所述水平段61的首端與多個(gè)所述豎直造斜段62的首端一一對(duì)應(yīng)地連接，多個(gè)所述水平段61的末端均與所述連通擴(kuò)腔1相連通；s4.鋪設(shè)抽吸管道3，使所述抽吸管道3的第一端與所述連通擴(kuò)腔1相連通，所述抽吸管道3的第二端用于輸出煤層氣，所述抽吸管道3的第二端從巷道2內(nèi)穿設(shè)出并延伸至地面上，所述抽吸管道3位于所述巷道2內(nèi)的部分管道為負(fù)壓管道。

可選地，在步驟s1中，可以首先在地面根據(jù)礦井開拓規(guī)劃區(qū)確定連通擴(kuò)腔1正上方位于地面的位置，在該位置處鉆排采直井5，直至鉆達(dá)煤層處，隨后下入測(cè)量?jī)x器進(jìn)行井眼軌跡參數(shù)測(cè)量，并根據(jù)斜側(cè)結(jié)果計(jì)算出需要連通的煤層位置坐標(biāo)，該位置坐標(biāo)即為連通擴(kuò)腔1準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)，便于后續(xù)施工。

需要說明的是，多口地面水平井6與抽采管道31的施工順序可以互換，且多口地面水平井6之間無先后順序，水平段61的末端與連通擴(kuò)腔1之間的位置誤差不超過0.3m。

本發(fā)明提供的煤層氣群井抽采系統(tǒng)，鉆設(shè)的多口地面水平井6可以大幅增加煤層氣的抽采范圍，且多口地面水平井6內(nèi)的煤層氣可以通過抽吸管道3中位于巷道2內(nèi)的負(fù)壓管道運(yùn)輸出，降低了煤層氣開采所需的成本和能耗，增加了抽采的效率，抽吸管道3的部分管道設(shè)置在巷道2的內(nèi)部，減小了在地面鋪設(shè)管道所需的建設(shè)費(fèi)用，減小了鉆井鋪設(shè)和運(yùn)行所需的費(fèi)用。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。