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龙图腾网获悉平顶山天安煤业股份有限公司;中国矿业大学申请的专利一种热烟气驱替煤层甲烷水平多向闭环抽采的方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116906108B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310630498.9，技术领域涉及：E21F7/00；该发明授权一种热烟气驱替煤层甲烷水平多向闭环抽采的方法是由李延河;翟成;黄婷;张浩权;徐吉钊;王海涛;张国川;孙勇;王满;仝艳军;刘厅;王佳;余旭;陈爱坤;徐鹤翔设计研发完成，并于2023-05-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种热烟气驱替煤层甲烷水平多向闭环抽采的方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种热烟气驱替煤层甲烷水平多向闭环抽采的方法，先采用CH4燃爆压裂技术在各个水平钻井原位协同燃爆反应产生气体冲击压裂水平钻井周围煤层形成裂缝网络，然后向各个水平钻井注入的热烟气由于自身较高的温度可促进煤体CH4气体的解吸，且热烟气中CO2、SO2、NO2因竞争吸附优势可大量置换出大跨度煤层吸附的CH4气体并进行闭环利用，在实现热烟气封存的同时提高煤层甲烷开采效率。另外水平监测井中的集成式多参数监测装置能根据当前获取的水平钻井参数变化调整各水平钻井的燃爆气体注入参数、热烟气注入参数，从而对各水平钻井的气体注入参数进行独立动态精准调控，最大化提高大跨度煤层各区域甲烷燃爆压裂、热烟气封存和CH4抽采效率。

本发明授权一种热烟气驱替煤层甲烷水平多向闭环抽采的方法在权利要求书中公布了：1.一种热烟气驱替煤层甲烷水平多向闭环抽采的方法，其特征在于，具体步骤为： A、钻井施工：先确定大跨域煤层所处位置，然后从地面穿过岩层向煤层分别施工竖井和抽采井，在竖井形成后，采用定向钻机从竖井最深处在煤层分别沿四个方向各钻取一个水平钻井，并在各个水平钻井上方靠近煤层和岩层的交界处均施工一个水平监测井，完成后停止钻井工作； B、布设热烟气注入及煤层气抽采系统：在竖井的各个水平钻井内均设置一个注气封堵器，使得各个水平钻井内部均形成一个密闭空间，在抽采井的井口装有抽采封堵器，使其对抽采井进行封堵；热烟气注入管一端和燃爆气体注入管一端均伸入竖井内并与四向分流阀连接，每个注气封堵器上均设置进气管；进气管两端分别处于注气封堵器两侧，其中处于密闭空间外部的一端与朝向其的四向分流阀其中一个阀门连接；处于密闭空间内的注气封堵器上安装有多参数监测传感器和点火头；多参数监测传感器和点火头均通过多参数监测数据传输线与地面控制中心连接；在地面上依次设有燃爆气体储气罐、燃爆气体注入泵、热烟气注入泵、热烟气储气罐、燃煤电厂热烟气排放装置、燃煤电厂发电装置、气体分离装置、气体过滤装置、换热器组和抽采泵；燃爆气体储气罐与燃爆气体注入泵的进口连接，燃爆气体注入泵的出口与燃爆气体注入管另一端连接；抽采管一端穿过抽采封堵器伸入抽采井井内、抽采管另一端与抽采泵的进气口连接，抽采泵通过管路依次与换热器组、气体过滤装置和气体分离装置连接，经过气体分离装置的CH4气体通过CH4输送管路分别与燃煤电厂发电装置以及燃爆气体储气罐的进气口连接，通入气体分离装置的热烟气以及燃煤电厂尾气处理系统的热烟气均通过热烟气输送管路与热烟气储气罐的进口连接；热烟气储气罐的出口与热烟气注入泵的进口连接，热烟气注入泵的出口与热烟气注入管另一端连接，完成系统的布设工作； C、布设监测系统：将多个集成式多参数监测装置送入各个水平监测井，每个水平监测井均等间距布设多个集成式多参数监测装置；各个集成式多参数监测装置均通过多参数监测数据传输线与地面控制中心连接，用于实时获取水平钻井周围煤层沿钻井深度方向上的裂缝发育及温度变化情况，完成监测系统的布设； D、对煤层进行燃爆压裂：开始进行压裂时，先启动燃爆气体注入泵并调节四向分流阀的开度，使燃爆气体经过燃爆气体注入管及四向分流阀注入各个水平钻井的密闭空间，并通过各自的多参数监测传感器实时测量密闭空间内的燃爆气体压力以及CH4气体浓度，当密闭空间内的各参数达到燃爆条件阈值时，此时停止燃爆气体注入泵并关闭四向分流阀，然后启动点火头，使得密闭空间内注入的燃爆气体发生原位燃爆反应，燃爆反应产生的瞬态冲击波和高温高压气体作用周围煤体产生大量裂缝，进而破裂岩体解吸出大量的CH4气体，继续与O2气体发生反应从而在煤层中形成脉冲压裂效果；直至本轮燃爆反应结束，在该燃爆反应期间，各个集成式多参数监测装置实时获取各个水平钻井周围煤层沿钻井深度方向上的温度、微震信号、声波信号、以及电阻率分布数据进行成像，并将成像数据实时传输到地面控制中心，从而实时获取各个水平钻井周围煤层沿钻井深度方向的煤层压裂情况；根据各个水平钻井当前的压裂情况，通过调整四向分流阀开度，对下次燃爆压裂时注入各个水平钻井内的燃爆气体量进行控制，接着重新启动燃爆气体注入泵，重复燃爆压裂步骤，如此循环多次，在各个煤层段的水平钻井周围进行多次燃爆压裂过程；期间继续通过集成式多参数监测装置监测各个水平钻井周围煤层沿钻井深度方向上的燃爆压裂情况，当监测到各个水平钻井的裂缝网络均达到所需要求时，完成燃爆压裂过程； E、热烟气注入封存及驱替CH4气体解吸：打开热烟气注入泵并打开进气管的电磁阀，将热烟气储气罐中的热烟气通过热烟气注入管输送至四向分流阀，通过四向分流阀开度的调整控制进入各个水平钻井的热烟气流量，热烟气自身较高的温度能促进各个水平钻井吸附的CH4气体解吸，同时热烟气中的CO2气体、SO2气体和NO2气体因竞争吸附优势通过置换作用使各个水平钻井吸附热烟气并析出CH4气体，实现各个煤层段的CH4气体大量产出，对热烟气进行封存的同时提高煤层CH4开采效率； F、CH4气体抽采及热烟气的封存：持续一段时间后，启动抽采泵通过气体抽采管从抽采井开始抽采混合气体，然后将混合气体经过换热器组，经过换热后使混合气体的温度降低至常温；混合气体首先通过气体过滤装置去除抽采混合气体中其他气体杂质，处理达标后的混合气体进入气体分离装置，气体分离装置将处理达标后的混合气体分离成热烟气主要组分气体和CH4气体；一部分分离后CH4气体通过CH4气体输送管路被注入燃煤电厂发电装置中与燃煤混合燃烧进行发电提高效能，剩余分离后CH4气体则被注入到燃爆气体储气罐中与助燃剂混合生成燃爆气体，用于后续的燃爆压裂；分离后的热烟气主要组分气体与热烟气排放装置的热烟气均通过热烟气输送管路注入至热烟气储气罐中混合，最终通过热烟气注入泵进入压裂煤层中，以便持续进行热烟气的封存以及驱替煤层中的剩余CH4气体；在热烟气注入封存期间，通过集成式多参数监测装置实时获取各个水平钻井周围煤层沿钻井深度方向上的温度、声波、微震参数以及电阻率数据；从而实时监测各个水平钻井上方煤层中的热烟气注入情况，并根据注入情况重新确定各个水平钻井的热烟气注入参数；此时地面控制中心通过多参数监测传感器实时监测各个密闭空间内的热烟气主要组分气体与CH4混合气体的压力、CH4浓度以及温度，并根据实时监测数据动态调整各个水平钻井内的热烟气注气参数至重新确定的热烟气注入参数，以保证各个水平钻井的热烟气持续高效注入； G、待混合气体中的煤层CH4气体相对含量降低到临界抽采CH4浓度以下时，重复步骤B~F，持续闭环进行多次燃爆压裂、热烟气封存及CH4抽采的过程，直至各个水平钻井的热烟气封存量均达到设定值以上时，完成热烟气封存及CH4抽采作业。

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