CN105221117B - 一种致裂煤层抽采煤层气装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种致裂煤层抽采煤层气装置及应用方法。所述致裂煤层抽采煤层气装置，包括致裂抽采机构与控制机构，致裂抽采机构设置有致裂抽气管、连接螺栓、端头安全阀、抽气管连接头、加热管、管壁安全阀、雾化片、喷水孔、输线管、输水管、安全阀舌、支撑臂，控制机构设置有控制器、给水抽气泵站、线缆、给水管、抽气管。本发明通过控制机构向致裂抽采机构提供水、电流及负压，最后致裂抽采机构利用高压水蒸气对地质条件复杂煤层透气性差煤层气难抽采的煤层进行松动致裂，并实现煤层气的原位抽采，在增加煤层透气性、煤层气解吸量的同时进一步提高煤层气抽采效率，达到同位致裂煤层并抽采煤层气，减少人力物力投入，提高煤层气抽采效率的目的。

Description

一种致裂煤层抽采煤层气装置及应用方法

技术领域

本发明涉及矿山机械领域，尤其涉及一种致裂煤层抽采煤层气装置、以及应用所述装置的方法。

背景技术

煤层气存在于煤层及煤层上下岩层中，是重要的化石能源。我国煤层气资源巨大，然而自然状态下气体储存层透气性低、解吸量小，气体抽采效率低，加之不合理的煤层气抽采及控制往往造成巨大的煤矿瓦斯***及相应的次生灾害事故，因此如何高效抽采利用煤层气资源成为当今我国急需解决的问题。针对此问题，各高校及煤矿企业进行了积极探讨及研究，制定并应用了煤层瓦斯预抽、邻近层卸压抽放、低透气性煤层强化抽放、高产高效矿井综合抽放等理论与技术，针对煤层气的局部性抽采问题，现有超前钻孔、水力冲孔、煤层注水、松动***、水力压裂、水力挤出等措施技术，然而上述技术均存在一定的局限性。基于上述情况，急需一种致裂煤层抽采煤层气装置，以达到同位致裂煤层与抽采煤层气，减少人力物力投入，提高煤层气抽采效率的目的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种致裂煤层抽采煤层气装置，通过控制机构给予致裂抽采机构工作时所需水、电流及负压，而后致裂抽采机构通过高压水蒸气对地质条件复杂煤层透气性差煤层气难抽采的煤层进行松动致裂，同时实现煤层气的原位抽采，在增加煤层透气性、煤层气解吸量的同时进一步提高煤层气抽采效率，达到同位致裂煤层与抽采煤层气，减少人力物力投入，提高煤层气抽采效率的目的。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种致裂煤层抽采煤层气装置，包括:

致裂抽采机构，包括致裂抽气管、连接螺栓、端头安全阀、抽气管连接头、加热管、管壁安全阀、雾化片、喷水孔、输线管、输水管、安全阀舌、支撑臂，所述致裂抽气管之间通过连接螺栓螺纹连接，所述端头安全阀螺纹连接于致裂抽气管端头且内部具有安全阀舌，所述输线管、输水管均置于致裂抽气管内部，所述雾化片置于致裂抽气管内部管壁上其端头与输线管相连，所述加热管置于致裂抽气管内部管壁上，所述喷水孔置于致裂抽气管内部管壁上内部与输水管相连，所述管壁安全阀置于致裂抽气管管壁内，所述支撑臂与致裂抽气管外部固定连接，所述抽气管连接头与致裂抽气管下端螺纹连接；

控制机构，包括控制器、给水抽气泵站、线缆、给水管、抽气管，所述线缆通过所述输线管分别与控制器及雾化片相连、所述给水抽气泵站通过给水管及抽气管分别与输水管、抽气管连接头相连。

优选地，所述管壁安全阀为由三个扇形片组成的圆盘，且每个扇形片两侧形状为由周边向中心下凹，扇形片周边连接控制弹簧。

优选地，所述端头安全阀中部贯通，具有安全阀舌，外部具有螺纹。

优选地，所述安全阀舌置于端头安全阀中部，由两圆盘组成，且两圆盘两端头分别通过铰链及磁条连接。

优选地，所述连接螺栓中部贯通，外部具有螺纹，尺寸与致裂抽气管相对应。

优选地，所述支撑臂为圆弧状，上端头尖窄，下端头宽扁，下端头外侧通过铰链与致裂抽气管外部链接，下端头内侧通过弹簧与致裂抽气管连接。

本发明还提出了一种致裂煤层抽采煤层气装置应用方法，应用上述装置，其包括如下工作步骤：

a、根据钻孔深度确定所需致裂抽气管节数；

b、根据各零部件空间位置进行有顺序的组装，将加热管、雾化片置于致裂抽气管内，各致裂抽气管之间通过连接螺栓连接，致裂抽气管端头及端尾分别封堵端头安全阀、抽气管连接头，最后通过线缆、给水管、抽气管与控制器、给水抽气泵站相连；

c、检查各部件的连接及工作情况，确保其正常工作后，通过相应工具顺时针旋转致裂抽采机构将其送至钻孔预定位置，而后反转致裂抽采机构使支撑臂牢固插与钻孔壁内，将致裂抽采机构固定牢固，利用充填物密封钻孔端部；

d、通过控制器给予致裂抽采机构电能，通过给水抽气泵站给予致裂抽采机构水流，致裂抽采机构开始煤层致裂工作，煤层致裂结束后，待致裂抽采机构冷却后，通过给水抽采机构给予的负压，致裂抽采机构进行煤层气抽采工作；

e、煤层气抽采完毕后，按相反顺序拆卸转置，并妥善保存；

f、移至下一钻孔工作时重复步骤a-e。

本发明述及的致裂煤层抽采煤层气装置，致裂抽采机构与控制机构相互密切配合，以达到同位致裂煤层与抽采煤层气，减少人力物力投入，提高煤层气抽采效率的目的；给水抽气泵站供给的水流通过雾化片雾化为液体颗粒，液体颗粒通过加热管生产水蒸气，当致裂抽气管内气压达到预定压力后侧向安全阀打开，释放高压蒸汽对煤层进行冲击致裂，同时液化后的水蒸气起到松软煤层的作用，进一步提高的煤层致裂效果；待煤层致裂完毕致裂抽气管冷却后，通过给水抽气泵站给予的负压，致裂抽气管自动打开端头安全阀及侧向安全阀对煤层气进行抽采；最终实现致裂煤层与抽采煤层气同位安全高效率进行。

附图说明

图1为本发明的控制器图；

图2为本发明的致裂抽气管图；

图3为本发明的连接螺栓图；

图4为本发明的端头安全阀图；

图5为本发明的抽气管连接头图；

图6为本发明的给水抽气泵站图；

图7为本发明的加热管图；

图8为本发明中致裂抽气管剖面图；

图9为本发明中的侧向安全阀关闭状态图；

图10为本发明中的侧向安全阀打开状态图；

图11为本发明中的安全阀舌位置图；

图12为本发明的安全阀舌形状图；

图13为本发明中的支撑臂形状图；

图14为本发明的整体组装效果图；

图15为本发明的工作状态图。

图中：1-控制器；2-致裂抽气管；3-连接螺栓；4-端头安全阀；5-抽气管连接头；6-给水抽气泵站；7-加热管；8-管壁安全阀；9-雾化片；10-喷水孔；11-输线管；12-输水管；13-安全阀舌；14-支撑臂。

具体实施方式

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，一种致裂煤层抽采煤层气装置，包括致裂抽采机构与控制机构，致裂抽采机构用于煤层致裂及煤层气的抽采，控制机构用于致裂抽采机构工作过程的控制。

致裂抽采机构中，所述致裂抽气管之间通过连接螺栓螺纹连接，所述端头安全阀螺纹连接于致裂抽气管端头且内部具有安全阀舌，所述输线管、输水管均置于致裂抽气管内部，所述雾化片置于致裂抽气管内部管壁上其端头与输线管相连，所述加热管置于致裂抽气管内部管壁上，所述喷水孔置于致裂抽气管内部管壁上内部与输水管相连，所述管壁安全阀置于致裂抽气管管壁内，所述支撑臂与致裂抽气管外部固定连接，所述抽气管连接头与致裂抽气管下端螺纹连接；

控制机构中，所述线缆通过所述输线管分别与控制器及雾化片相连、所述给水抽气泵站通过给水管及抽气管分别与输水管、抽气管连接头相连。

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图14、图15所示，先放置好雾化片、加热管并通过输水管、输线管给别与控制器及给水抽气泵站连接畅通，然后利用连接螺栓将致裂抽气管连接牢固，最后放入钻孔固定并进行工作。

其监测步骤大致如下：

a、根据钻孔深度确定所需致裂抽气管节数；

b、根据各零部件空间位置进行有顺序的组装，将加热管、雾化片置于致裂抽气管内，各致裂抽气管之间通过连接螺栓连接，致裂抽气管端头及端尾分别封堵端头安全阀、抽气管连接头，最后通过线缆、给水管、抽气管与控制器、给水抽气泵站相连；

c、检查各部件的连接及工作情况，确保其正常工作后，通过相应工具顺时针旋转致裂抽采机构将其送至钻孔预定位置，而后反转致裂抽采机构使支撑臂牢固插与钻孔壁内，将致裂抽采机构固定牢固，利用充填物密封钻孔端部；

d、通过控制器给予致裂抽采机构电能，通过给水抽气泵站给予致裂抽采机构水流，致裂抽采机构开始煤层致裂工作，煤层致裂结束后，待致裂抽采机构冷却后，通过给水抽采机构给予的负压，致裂抽采机构进行煤层气抽采工作；

e、煤层气抽采完毕后，按相反顺序拆卸转置，并妥善保存；

f、移至下一钻孔工作时重复步骤a-e。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (1)

1.一种致裂煤层抽采煤层气装置应用方法，其特征在于，采用致裂煤层抽采煤层气装置，包括如下步骤：

a、根据钻孔深度确定所需致裂抽气管节数；

b、根据各零部件空间位置进行有顺序的组装，将加热管、雾化片置于致裂抽气管内，各致裂抽气管之间通过连接螺栓连接，致裂抽气管端头及端尾分别封堵端头安全阀、抽气管连接头，最后通过线缆、给水管、抽气管与控制器、给水抽气泵站相连；

c、检查各部件的连接及工作情况，确保其正常工作后，通过相应工具顺时针旋转致裂抽采机构将其送至钻孔预定位置，而后反转致裂抽采机构使支撑臂牢固插与钻孔壁内，将致裂抽采机构固定牢固，利用充填物密封钻孔端部；

d、通过控制器给予致裂抽采机构电能，通过给水抽气泵站给予致裂抽采机构水流，致裂抽采机构开始煤层致裂工作，煤层致裂结束后，待致裂抽采机构冷却后，通过给水抽采机构给予的负压，致裂抽采机构进行煤层气抽采工作；

e、煤层气抽采完毕后，按相反顺序拆卸转置，并妥善保存；

f、移至下一钻孔工作时重复步骤a-e；

所述致裂煤层抽采煤层气装置包括：

致裂抽采机构，包括致裂抽气管、连接螺栓、端头安全阀、抽气管连接头、加热管、管壁安全阀、雾化片、喷水孔、输线管、输水管、安全阀舌、支撑臂，所述致裂抽气管之间通过连接螺栓螺纹连接，所述端头安全阀螺纹连接于致裂抽气管端头且内部具有安全阀舌，所述输线管、输水管均置于致裂抽气管内部，所述雾化片置于致裂抽气管内部管壁上其端头与输线管相连，所述加热管置于致裂抽气管内部管壁上，所述喷水孔置于致裂抽气管内部管壁上内部与输水管相连，所述管壁安全阀置于致裂抽气管管壁内，所述支撑臂与致裂抽气管外部固定连接，所述抽气管连接头与致裂抽气管下端螺纹连接；

控制机构，包括控制器、给水抽气泵站、线缆、给水管、抽气管，所述线缆通过所述输线管分别与控制器及雾化片相连、所述给水抽气泵站通过给水管及抽气管分别与输水管、抽气管连接头相连。