CN107701165A - 一种分离控制注气点装置及其控制方法 - Google Patents
一种分离控制注气点装置及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107701165A CN107701165A CN201610641951.6A CN201610641951A CN107701165A CN 107701165 A CN107701165 A CN 107701165A CN 201610641951 A CN201610641951 A CN 201610641951A CN 107701165 A CN107701165 A CN 107701165A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- continuous pipe
- pipe
- control
- injection point
- gas injection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 87
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000005183 dynamical system Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 45
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 10
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 claims description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 38
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 23
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000505 pernicious effect Effects 0.000 description 1
- 239000012089 stop solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/295—Gasification of minerals, e.g. for producing mixtures of combustible gases
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/22—Handling reeled pipe or rod units, e.g. flexible drilling pipes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Abstract
本发明公开了一种分离控制注气点装置及其控制方法，主要由绞车***、密封***、动力***、控制***组成，气化剂通过具有一定挠性与强度的连续管送入气化工作面，连续管首端放置在气化炉内，首端连接喷嘴或喷火器；连续管尾端穿过密封***从气化炉工作孔内引出，并连接至绞车***，连续管尾端同气化剂输送管道连接。连续管缠绕在绞车***上，当需要注气点后退操作时，绞车动力机构带动连续管移动，从而使注气点连续或周期性后退，在移动过程中密封***能够使连续管外壁与气化炉工作孔孔壁保持密封状态，避免气体从气化炉内向外泄漏。
Description
技术领域
本发明属于煤炭及煤层气开采技术领域，涉及一种用于流体注入、采排作业的控制装置，特别是一种分离控制注气点装置及其控制方法。
背景技术
传统井工采煤和露天采煤目前仍然是我国煤炭开采的主要方式，存在的主要问题是井下采煤环境恶劣，矿井及采区回采率低（矿井回采率小于50%，一般在40～48%之间，采区回采率低于65%，一般50～65%），导致大量煤炭资源（如煤柱、边角煤、薄煤层以及回采困难的底煤，统称为残煤和呆滞煤）被遗弃，仅就山西省一省，其残煤与呆滞煤资源量就高达3722亿吨。国内外针对呆滞煤的开采方法主要有充填开采、限厚开采、平面控制开采等，这些开采方法仍然需要人工进入采煤工作面，面临老空区积水、有害气体积存与排放、矿井涌水、采空区冒落等矿井灾害与风险，复采难度较大，安全风险较高。
煤炭的气化开采即煤炭地下气化技术，可将煤炭就地原位转化为可燃气体，无需人工进入采煤工作面，而主要利用气化剂与煤的热作用、化学反应等形成气化反应工作面，将煤中固体可燃成分转化为有效气体。煤炭气化开采技术已经应用到矿井残煤、呆滞煤的开采，形成了矿井气化方法或有井式地下气化方法，方法的核心在于，利用矿井采煤的巷道***建立气化炉，国内外已公开的专利如CN94111480、CN95103446、CN95111055、CN02125446、CN1298058、CN02158972、CN99125082、CN98102197均属此类方法，此类方法的优点在于气化炉可充分利用已有井巷***进行灵活布置，主要缺点是对气化工作面缺乏有效的控制手段，煤气热值、组分稳定性差，气化炉产能波动大等。
为了提高对气化工作面的有效控制，专利CN1112188提出了一种拉管注气点后退式煤层气化方法，用熔断法逐段熔断注气管线，实现注气点周期式后退；专利CN96106720则采用换管注气点后退式煤层气化方法，注气通道内放置多条注气管线，用转换注气管线接替注气的方法，实现注气点后退控制。类似的专利还包括CN200510134205、CN200520144344，提出了一种电熔翻板式注气点控制器，在注气通道内设置注气管线，注气管线上间隔设置电熔翻板式注气点控制器，当向电控加热丝通电后，电熔丝熔断，可以打开四通旁路，关闭下游主路，以使注气点随气化工作面上移而上移。此外，专利CN200810132905、CN201310327035、CN201310248666中均涉及一种熔断式控制阀门、熔断式开启装置，其基本原理与电熔翻板式注气点控制器类似。上述专利均涉及注气点的后退操作，尽管采用了不同的控制手段，但是这些控制方式过于复杂，由于控制装置设计在气化炉内，一旦放入后不可连续移动或取出，因而对装置的可靠性要求非常高。另外，缺少机械化、自动化控制。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，而提出的一种注气点分离控制装置及其控制方法。该装置能通过设置在气化炉外的动力机构，人为控制注气点进行连续式和周期式后退操作；也能以注气点温度为指标，通过变频和液压反馈控制***，自动调整注气点后退时间和速度，从而实现地下气化过程的连续、稳定和自动控制。
为了实现上述目的本发明的技术方案是这样实现的：
一种分离控制注气点装置，主要由绞车***、密封***、动力***、控制***组成，气化剂通过具有一定挠性与强度的连续管送入气化工作面，连续管首端放置在气化炉内，首端连接喷嘴或喷火器；连续管尾端穿过密封***从气化炉工作孔内引出，并连接至绞车***，连续管尾端同气化剂输送管道连接；连续管缠绕在绞车***上，当需要注气点后退操作时，绞车动力机构带动连续管移动，从而使注气点连续或周期性后退，在移动过程中密封***能够使连续管外壁与气化炉工作孔孔壁保持密封状态，避免气体从气化炉内向外泄漏。
本发明注气点后退通过设置在气化炉外的绞车***实现，可连续移动或周期性移动，操作灵活、结构简单，解决了已有专利复杂的后退操作程序，且能够保证操作过程的安全性和可靠性。
本发明中，绞车***主要包括导管装置、卷筒装置、排管装置；卷筒装置用于缠绕连续管；导管装置用于夹持校直连续管并驱动连续管注入与拉出；排管装置连接在卷筒装置上能使拉出的连续管整齐缠绕到卷筒装置上；所述卷筒装置，包括卷筒转轴、卷筒盘、筒芯、驱动机构、支架，卷筒转轴、卷筒盘、筒芯整体连接在一起，筒芯与卷筒盘用于缠绕连续管，卷筒转轴可以绕支架旋转运动，驱动机构与卷筒转轴活动连接，驱动机构可以带动卷筒转轴旋转从而控制连续管的缠绕与释放，驱动机构为液压马达、电动机或柴油机，马达采用防爆型或经防爆隔离处理；这里的活动连接为链条连接、齿咬合连接或传动带连接，卷筒转轴为立轴式，转轴垂直于水平面，卷筒盘平行于水平面；所述导管装置，包括导向装置、驱动机构、夹持校直装置、支架；导向装置铰支连接在支架上，呈圆弧状，可改变连续管弯曲方向，配合卷筒装置缠绕与释放连续管，导向装置的支撑轴处，安装有销式力传感器、起拔力传感器，可以监测连续管上的拉力变化；夹持校直装置为轮式结构，包括主动轮、从动轮，主、从动轮成对排列，一般设置数目大于等于2对；主、从动轮的中部均有能与连续管外壁贴合的环形槽，主动轮的环形槽槽底到从动轮的环形槽槽底之间的距离与连续管的外径相等；所述排管装置，包括导向轮、驱动机构、移动装置、支架，其中导向轮连接在移动装置上，驱动装置、移动装置安装在支架上；驱动机构与移动装置为活动连接，移动装置为丝杆螺母，液压回转减速机驱动丝杆转动，丝杆上的丝母和导向轮一起在丝杆上做往复直线运动，排管装置驱动机构固定在卷筒转轴上，与卷筒装置驱动机构共用液压马达，在排管装置的导向轮上，安装有连续管测长编码器，根据编码器的转速检测油管注入或拉出的长度，排管装置支架为活动支架，活动支架为由电动推杆机构驱动。
本发明中，密封***包括控制阀门、连续管密封装置，气化炉工作孔上设置有自动控制阀门；阀门再连接密封装置，密封装置至少应该安装静密封或/和动密封。
静密封主要作用是抱紧或松开连续管，使连续管在移动过程及带压作业过程中，同气化炉工作孔保持一定的密封性能，防止炉内气体泄漏。动密封主要作用是可密封连续管孔口、悬挂油管、剪切油管、全封关井，包括密封组件、悬挂组件、剪切组件、全封组件。静密封、动密封为已有的公知技术，静密封可以采用防喷盒，动密封可以采用防喷器。密封装置的特征在于，采用液控多路阀（主阀）控制开闭，主阀受电控先导阀控制。为了密封装置安全工作，需要在开合时检测其状态。本***在密封装置的夹紧液压油路上安装夹紧压力传感器，检测关闭的情况，当闭合压力达到设定值上限后，认为可靠关闭；在关闭期间，压力低于设定值下限时，***报警。
进一步，本发明还包括动力***，包括液压源、液压泵、蓄能器、电力变频器；蓄能器安装在液压源与液压输出管路之间，电力变频器把动力电源分别送到液压泵电机、排管装置电动推杆机构，在蓄能器回路安装液压压力传感器，使用时液压泵向蓄能器充压，当蓄能器压力低于设定值的下限时，自动启动电机打开蓄能器充/放液阀补压，达到设定值上限时液压泵卸荷阀开启，补压结束。
进一步，本发明还包括控制***，包括控制器、人机交互元件、控制开关，控制器连接着销式张力传感器、起拔力传感器、连续管测长编码器、连续管层数感应装置、夹紧压力传感器、液压压力传感器信号。
进一步，本发明在连续管内设置着热电偶或热电阻，温度测点位于喷头上。以喷头温度为指标，进行反馈控制***，可以自动调整连续管后退时间和速度，实现连续后退和循环气化，从而实现地下气化过程的连续和稳定。
进一步，本发明设置有远程控制中心，远程控制中心与控制***采用有线通讯或者无线通讯，能够远程控制绞车***、密封***、动力***；能够显示、记录、存储各***设备参数（注入速度、油管长度、起拔力、夹紧力、油管张力）等。
进一步，本发明控制***的控制方法为，当需要后退注气点时，设置注气点后退距离为L，控制***通过人机交互元件发出本地控制信号给控制器或者远程控制中心发出控制信号给控制***控制器，控制器采集密封装置夹紧压力传感器信号，检测密封装置的状态，发送一路控制信号给密封装置电磁先导阀，实现密封装置各密封组件的启闭。
同时，控制器输出一路控制信号给电力变频器，把动力电源送至动力***液压泵，液压泵向蓄能器充液；同时采集蓄能器液压压力传感器信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充/放液阀，给密封装置提供液压动力。
密封装置各密封组件的完成启闭操作后，控制器发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀，调节液压马达主轴反转，驱动夹持校直装置主动轮反转，主动轮与从动轮的中部均有能与连续管外壁贴合的环形槽，实现对连续管的夹持、校直和拉出。
同时，控制器发送一路控制信号给卷筒液压马达换向阀，卷筒反转，同步驱动导向轮与丝母在丝杠上做往复直线运动，缠绕连续管，并使拉出的连续管整齐排列到卷筒装置上。
同时，控制器采集连续管测长编码器、连续管层数感应装置信号，检测连续管缠绕的长度，并判断连续管缠绕是否满层，满层后则发送控制信号给电动推杆机构，自动伸缩固定的时间段，以保证排管器不受附加力。
同时，控制器采集销式张力传感器信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀调整卷筒装置的转速直到连续管上的拉力值如初。起拔力传感器测量连续管的拉力变化量，参与***控制，从而控制卷筒装置和导管装置的工作速度，保证卷筒装置和导管装置之间有一定的恒张力及连续管的工作速度，确保自动起下连续管安全有效工作。
当连续管测长编码器检测到连续管后退长度达到L时，控制器发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀，导管装置停止工作，回到待命状态；控制器同时采集销式张力传感器信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀卷筒装置停止转动，回到待命状态；控制器同时采集蓄能器液压压力传感器信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充/放液阀，给密封装置提供液压动力，以密封装置各密封组件的启闭。后退操作结束。
本发明的有益效果
1、注气点后退通过设置在气化炉外的绞车***实现，可连续移动或周期性移动，操作灵活、结构简单，解决了已有专利复杂的后退操作程序，且能够保证操作过程的安全性和可靠性。
2、简化了连续管后退操作的程序，便于远程控制与集中控制，采用反馈控制，能够根据监测信号实现自动后退操作，提高了装置智能化水平。
3、采用防爆设计，能够适应矿井，特别是高瓦斯矿井使用，主要动力***在气化炉外，易于维护与维修。
4、连续管承受较小的重力载荷，降低了***动力消耗。
附图说明
下面结合附图对本发明所述的分离控制注气点装置进行具体说明。
图1是本发明分离控制注气点装置的整体俯视结构示意图；
图2是本发明绞车***卷筒装置结构示意图；
图3是本发明绞车导管装置结构示意图；
图4是本发明密封***密封装置结构示意图；
图5是本发明自动控制流程示意图。
附图中的编码分别为：
Ⅰ、绞车***，Ⅱ、密封***，Ⅲ、动力***，Ⅳ、控制***，Ⅴ、远程控制中心；
1、气化炉进气侧巷道或硐室，2、设置在巷道内的工作孔，3、连续管，4、喷嘴或喷火器（带温度测点），5、控制阀门，6、连续管密封装置，7、导管装置，8、卷筒装置，9、排管装置，10、气化剂输送管线；
11、卷筒转轴，12、卷筒盘，13、筒芯，14、驱动机构，15、支架；
21、导向装置，22、驱动机构，23、夹持校直装置，24、支架，25、销式力传感器，26、起拔力传感器，27、主动轮，28、从动轮，29、马达电磁调压阀；
31、包括导向轮，32、驱动机构，33、移动装置，34、支架，35、连续管测长编码器，36、电动推杆机构，37、连续管层数感应装置；
41、静密封，42、动密封，43、夹紧压力传感器，44、电控先导阀；
51、液压源，52、液压泵，53、蓄能器，54、电力变频器，55、液压压力传感器，56、蓄能器充/放液阀，57、液压泵卸荷阀；
61、控制器，62、人机交互元件，63、控制开关。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的详细描述。
如图1、2、3、4所示，一种分离控制注气点装置，包括：绞车***（Ⅰ）、密封***（Ⅱ）、动力***（Ⅲ）、控制***（Ⅳ）。绞车***（Ⅰ）主要作用是驱动缠绕连续管（3）的卷筒（11）旋转运动，并将卷筒上的连续管校直，使连续管轴向运动，以实现连续管注入与拉出的作用；密封***（Ⅱ）主要作用是使连续管在移动过程中，同气化炉工作孔（2）保持一定的密封性能，防止炉内气体泄漏；同时可密封连续管孔口、悬挂油管、剪切油管、全封关井，保证带压作业过程的安全性；动力***（Ⅲ）主要作用是为绞车***、密封***提供驱动力；控制***（Ⅳ）主要作用是对绞车***、密封***、动力***进行操作与控制，亦能对各***运行状态进行监测。
使用时将分离控制注气点装置安装在气化炉进气侧巷道或硐室（1）内，将一定挠性与强度的连续管（3）首端放置在气化炉内，首端连接喷嘴或喷火器（4），作为气化过程的注气点。连续管尾端依次经过气化炉工作孔（2）、密封***（Ⅱ）上的控制阀门（5）、连续管密封装置（6），从气化炉内引出，并通过绞车***（Ⅰ）导管装置（7）后，缠绕在绞车***卷筒装置（8）上，连续管尾端同气化剂输送管线（10）连接。
如图1所示，绞车***（Ⅰ）包括导管装置（7）、卷筒装置（8）、排管装置（9）。卷筒装置（8）用于缠绕连续管（3）；导管装置（7）用于夹持校直连续管（3）并驱动连续管注入与拉出；排管装置（9）连接在卷筒装置（8）上能使拉出的连续管（3）整齐缠绕到卷筒装置（8）上。
如图1、2所示，卷筒装置（8）包括卷筒转轴（11）、卷筒盘（12）、筒芯（13）、驱动机构（14）、支架（15），卷筒转轴（11）、卷筒盘（12）、筒芯（13）、驱动机构（14）安装在支架（15）上。卷筒转轴（11）、卷筒盘（12）、筒芯（13）整体连接在一起，筒芯与卷筒盘用于缠绕连续管（3）；卷筒转轴（11）为立轴式，转轴垂直于水平面，卷筒盘（12）平行于水平面；卷筒转轴（11）可以绕支架（15）旋转运动。驱动机构（14）与卷筒转轴（11）活动连接，驱动机构可以带动卷筒转轴旋转从而控制连续管（3）的缠绕与释放。驱动机构（14）可以为液压马达、电动机、柴油机等，本实施例为液压马达，马达采用防爆型或经防爆隔离处理；这里的活动连接可以为链条连接、齿咬合连接、传动带连接等，本实施例为链条连接。液压马达通过换向阀以及链条带动转轴正转与反转。
如图1、3所示，导管装置（7）包括：导向装置（21）、驱动机构（22）、夹持校直装置（23）、支架（24）等。导向装置（21）、驱动机构（22）、夹持校直装置（23）呈近水平方向安装在支架（24）上，其中导向装置（21）铰支连接在支架（24）上。导向装置（21），呈圆弧状，可改变连续管（3）弯曲方向，配合卷筒装置（8）缠绕与释放连续管（3）。导向装置（21）的支撑轴处，安装有销式力传感器（25）、起拔力传感器（26），可以监测连续管（3）上的拉力变化。夹持校直装置（23）为轮式结构，包括主动轮（27）、从动轮（28），主、从动轮成对排列，一般设置数目大于等于2对。主、从动轮的中部均有能与连续管（3）外壁贴合的环形槽（未示出），主动轮（27）的环形槽槽底到从动轮（28）的环形槽槽底之间的距离与连续管（3）的外径相等。
驱动机构（22）可以为液压马达、电动机、柴油机等，本实施例为液压马达，马达采用防爆型或经防爆隔离处理。驱动机构（22）通过联轴器与主动轮的主动轴连接，可以驱动主动轮（27）转动，实现对连续管的夹持和校直。在使用过程中，将连续管（3）置于主动轮（27）和从动轮（28）的两轮的环形槽之间，然后通过马达电磁调压阀（29）调节液压马达主轴转动方向，从而控制主动轮的正转和反转，进而实现对连续油管的夹持、校直、注入和拉出。
如图1、2、3所示，排管装置（9），包括导向轮（31）、驱动机构（32）、移动装置（33）、支架（34），其中导向轮（31）连接在移动装置（33）上，驱动装置（32）、移动装置（33）安装在支架（34）上。驱动机构（32）与移动装置（33）为活动连接，可如链条连接、齿咬合连接、传动带连接等，本实施例为链条连接。驱动机构（32）可以为液压回转减速机、减速电动机等，本实施例为液压回转减速机。移动装置（33）为任何形式的螺旋传动机构，本实施例为丝杆螺母。液压回转减速机驱动丝杆转动，丝杆上的丝母和导向轮（31）一起在丝杆上做往复直线运动。能使拉出的连续管（4）整齐排列到卷筒装置（8）上。排管装置驱动机构（32）固定在卷筒转轴（11）上，与卷筒装置（8）驱动机构共用液压马达。
在排管装置的导向轮（31）上，安装有连续管测长编码器（35），根据编码器的转速检测油管注入或拉出的长度。排管装置支架（34）为活动支架，活动支架可以为液压驱动、电动驱动，本实施例为电动推杆机构（36）驱动，通过改变电机的转向实现推杆的升降动作。电动推杆的升降由连续管层数感应装置（37）自动控制，当油管层数发生变化时，电动推杆自动伸缩固定的时间段，以保证排管器不受附加力。
如图1所示，密封***（Ⅱ）包括控制阀门（5）、连续管密封装置（6），气化炉工作孔（2）上设置控制阀门（5），优先采用自动控制阀门；阀门再连接密封装置（6），密封装置（6）至少应该安装静密封（41）或/和动密封（42），密封装置设置夹紧压力传感器（43）。静密封（41）主要作用是抱紧或松开连续管，使连续管在移动过程及带压作业过程中，同气化炉工作孔（2）保持一定的密封性能，防止炉内气体泄漏。动密封（42）主要作用是可密封连续管孔口、悬挂油管、剪切油管、全封关井，包括密封组件、悬挂组件、剪切组件、全封组件（图中未示出）。静密封、动密封为已有的公知技术，静密封可以采用防喷盒，动密封可以采用防喷器。密封装置（6）采用液控多路阀（主阀）控制开闭，主阀受电控先导阀（44）控制。为了密封装置（6）安全工作，需要在开合时检测其状态。本***在密封装置（6）的夹紧液压油路上安装夹紧压力传感器（43），检测关闭的情况，当闭合压力达到设定值上限后，认为可靠关闭；在关闭期间，压力低于设定值下限时，***报警。
如图1所示，动力***（Ⅲ），动力***主要为绞车***（Ⅰ）、密封***（Ⅱ）提供液压动力和电力，包括液压源（51）、液压泵（52）、蓄能器（53）、电力变频器（54）。蓄能器（53）安装在液压源（51）与液压输出管路（54）之间，起到稳定液压输出压力，保证液压动力设备运行的平稳性。在蓄能器（53）回路安装液压压力传感器（55），使用时液压泵（52）向蓄能器（53）充压，当蓄能器压力低于设定值的下限时，自动启动电机打开蓄能器充/放液阀（56）补压，达到设定值上限时液压泵卸荷阀（57）开启，补压结束。电力变频器（54）把动力电源分别送到液压泵电机、排管装置电动推杆机构。
如图1、4所示，控制***（Ⅳ），控制***对绞车***（Ⅰ）、密封***（Ⅱ）、动力***（Ⅲ）进行操作与控制，亦能对各***运行状态进行监测，包括控制器（61）、人机交互元件（62）、控制开关（63）。控制器（61）采集销式张力传感器（25）、起拔力传感器（26）、连续管测长编码器（35）、连续管层数感应装置（37）、夹紧压力传感器（43）、液压压力传感器（55）信号，同时接收本地操作指令和远程操作指令，以及与人机交互元件（62）、控制开关（63）通讯等。人机交互元件（62）能够显示本地工作参数，输入和修改控制参数；控制开关（63）能够切换人工操作控制可动部件。控制器（61）将采集到的信号、接收到的指令等进行分析、计算后，控制器（61）输出控制信号控制液压泵卸荷阀（57）、蓄能器充/放液阀（56）、导管装置马达电磁调压阀（29）、密封装置电磁先导阀（44）、卷筒液压马达换向阀（16），以启动、停止液压泵站；打开、关闭密封装置，启、停导管装置，调整注入、拉出速度；起、停卷筒装置，调整缠绕、释放速度，调整排管器高度与补偿等。
进一步，通过与热电偶（4）或气化炉出口煤气组分进行反馈控制，分离控制注气点装置可以自动控制注气点后退操作。以热电偶为例，位于连续管（3）首端的热电偶（4）将气化工作面的喷嘴端温度传给控制器（61），当温度高于设定值时，拉出连续管（4）的程序启动。控制***（Ⅳ）发出控制指令，绞车***（Ⅰ）、密封***（Ⅱ）、动力***（Ⅲ）就会按设定好的程序将连续管（3）后退一个设定的长度，实现注气点的分离与控制，等待一段时间后若温度在安全范围内则装置回到待命状态，煤层在该位置继续燃烧、气化。
进一步，还可以设置远程控制中心（Ⅴ），远程控制中心与控制***（Ⅳ）采用有线通讯或者无线通讯，能够远程控制绞车***（Ⅰ）、密封***（Ⅱ）、动力***（Ⅲ）；能够显示、记录、存储各***设备参数（注入速度、油管长度、起拔力、夹紧力、油管张力）等。
如图1、2、3、4所示，在本实施例中，分离控制注气点的控制程序为：
当需要后退注气点时，设置注气点后退距离为L，控制***（Ⅳ）通过人机交互元件（62）发出本地控制信号给控制器（61）或者远程控制中心（Ⅴ）发出控制信号给控制***（Ⅳ）控制器（61），控制器（61）采集密封装置（6）夹紧压力传感器（43）信号，检测密封装置的状态，发送一路控制信号给密封装置电磁先导阀（44），实现密封装置各密封组件的启闭。
同时，控制器（61）输出一路控制信号给电力变频器（54），把动力电源送至动力***（Ⅲ）液压泵（52），液压泵向蓄能器（53）充液；同时采集蓄能器（53）液压压力传感器（55）信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充/放液阀（56），给密封装置提供液压动力。
密封装置各密封组件的完成启闭操作后，控制器（61）发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀（29），调节液压马达主轴反转，驱动夹持校直装置（23）主动轮（27）反转，主动轮（27）与从动轮（28）的中部均有能与连续管（4）外壁贴合的环形槽，实现对连续管的夹持、校直和拉出。
同时，控制器（61）发送一路控制信号给卷筒液压马达换向阀（16），卷筒反转，同步驱动导向轮（31）与丝母在丝杠上做往复直线运动，缠绕连续管（3），并使拉出的连续管（3）整齐排列到卷筒装置（8）上。
同时，控制器（61）采集连续管测长编码器（35）、连续管层数感应装置（37）信号，检测连续管缠绕的长度，并判断连续管缠绕是否满层，满层后则发送控制信号给电动推杆机构（36），自动伸缩固定的时间段，以保证排管器不受附加力。
同时，控制器（61）采集销式张力传感器（25）信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀（16）调整卷筒装置（8）的转速直到连续管（3）上的拉力值如初。起拔力传感器（26）测量连续管的拉力变化量，参与***控制，从而控制卷筒装置（8）和导管装置（7）的工作速度，保证卷筒装置（8）和导管装置（7）之间有一定的恒张力及连续管的工作速度，确保自动起下连续管安全有效工作。
当连续管测长编码器（35）检测到连续管后退长度达到L时，控制器（61）发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀（29），导管装置（7）停止工作，回到待命状态；控制器（61）同时采集销式张力传感器（25）信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀（16）卷筒装置（8）停止转动，回到待命状态；控制器（61）同时采集蓄能器（53）液压压力传感器（55）信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充/放液阀（56），给密封装置提供液压动力，以密封装置各密封组件的启闭。后退操作结束。
Claims (16)
1.一种分离控制注气点装置，其特征在于：该装置由绞车***、密封***、动力***、控制***组成，气化剂通过具有一定挠性与强度的连续管送入气化工作面，连续管首端放置在气化炉内，首端连接喷嘴或喷火器；连续管尾端穿过密封***从气化炉工作孔内引出，并连接至绞车***，连续管尾端同气化剂输送管道连接；连续管缠绕在绞车***上，当需要注气点后退操作时，绞车动力机构带动连续管移动，从而使注气点连续或周期性后退，在移动过程中密封***能够使连续管外壁与气化炉工作孔孔壁保持密封状态，避免气体从气化炉内向外泄漏。
2.如权利要求1所述的分离控制注气点装置，其特征在于：绞车***主要包括导管装置、卷筒装置、排管装置；卷筒装置用于缠绕连续管；导管装置用于夹持校直连续管并驱动连续管注入与拉出；排管装置连接在卷筒装置上能使拉出的连续管整齐缠绕到卷筒装置上。
3.如权利要求2所述的分离控制注气点装置，其特征在于：所述卷筒装置，包括卷筒转轴、卷筒盘、筒芯、驱动机构、支架，卷筒转轴、卷筒盘、筒芯整体连接在一起，筒芯与卷筒盘用于缠绕连续管，卷筒转轴可以绕支架旋转运动，驱动机构与卷筒转轴活动连接，驱动机构可以带动卷筒转轴旋转从而控制连续管的缠绕与释放，驱动机构为液压马达、电动机或柴油机，马达采用防爆型或经防爆隔离处理；这里的活动连接为链条连接、齿咬合连接或传动带连接，卷筒转轴为立轴式，转轴垂直于水平面，卷筒盘平行于水平面。
4.如权利要求2所述的分离控制注气点装置，其特征在于：所述导管装置，包括导向装置、驱动机构、夹持校直装置、支架；导向装置铰支连接在支架上，呈圆弧状，可改变连续管弯曲方向，配合卷筒装置缠绕与释放连续管，导向装置的支撑轴处，安装有销式力传感器、起拔力传感器，可以监测连续管上的拉力变化；夹持校直装置为轮式结构，包括主动轮、从动轮，主、从动轮成对排列，一般设置数目大于等于2对；主、从动轮的中部均有能与连续管外壁贴合的环形槽，主动轮的环形槽槽底到从动轮的环形槽槽底之间的距离与连续管的外径相等。
5.如权利要求2所述的分离控制注气点装置，其特征在于：所述排管装置，包括导向轮、驱动机构、移动装置、支架，其中导向轮连接在移动装置上，驱动装置、移动装置安装在支架上；驱动机构与移动装置为活动连接，移动装置为丝杆螺母，液压回转减速机驱动丝杆转动，丝杆上的丝母和导向轮一起在丝杆上做往复直线运动，排管装置驱动机构固定在卷筒转轴上，与卷筒装置驱动机构共用液压马达，在排管装置的导向轮上，安装有连续管测长编码器，根据编码器的转速检测油管注入或拉出的长度，排管装置支架为活动支架，活动支架为由电动推杆机构驱动。
6.如权利要求1所述的分离控制注气点装置，其特征在于：密封***包括控制阀门、连续管密封装置，气化炉工作孔上设置有自动控制阀门；阀门再连接密封装置，密封装置至少应该安装静密封或/和动密封。
7.如权利要求1所述的分离控制注气点装置，其特征在于：动力***，包括液压源、液压泵、蓄能器、电力变频器；蓄能器安装在液压源与液压输出管路之间，电力变频器把动力电源分别送到液压泵电机、排管装置电动推杆机构，在蓄能器回路安装液压压力传感器，使用时液压泵向蓄能器充压，当蓄能器压力低于设定值的下限时，自动启动电机打开蓄能器充/放液阀补压，达到设定值上限时液压泵卸荷阀开启，补压结束。
8.如权利要求1所述的分离控制注气点装置，其特征在于：控制***，包括控制器、人机交互元件、控制开关，控制器连接着销式张力传感器、起拔力传感器、连续管测长编码器、连续管层数感应装置、夹紧压力传感器、液压压力传感器信号。
9.如权利要求1所述的分离控制注气点装置，其特征在于：在连续管内设置着热电偶或热电阻，温度测点位于喷头上。
10.一种分离控制注气点装置的控制方法，其特征在于：控制方法为；当需要后退注气点时，设置注气点后退距离为L，控制***通过人机交互元件发出本地控制信号给控制器或者远程控制中心发出控制信号给控制***控制器，控制器采集密封装置夹紧压力传感器信号，检测密封装置的状态，发送一路控制信号给密封装置电磁先导阀，实现密封装置各密封组件的启闭。
11.如权利要求10所述的一种分离控制注气点装置的控制方法，其特征在于：所述控制器同步输出一路控制信号给电力变频器，把动力电源送至动力***液压泵，液压泵向蓄能器充液；同时采集蓄能器液压压力传感器信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充/放液阀，给密封装置提供液压动力。
12.如权利要求10所述的一种分离控制注气点装置的控制方法，其特征在于：所述密封装置各密封组件的完成启闭操作后，控制器发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀，调节液压马达主轴反转，驱动夹持校直装置主动轮反转，主动轮与从动轮的中部均有能与连续管外壁贴合的环形槽，实现对连续管的夹持、校直和拉出。
13.如权利要求10所述的一种分离控制注气点装置的控制方法，其特征在于：所述控制器同步发送一路控制信号给卷筒液压马达换向阀，卷筒反转，同步驱动导向轮与丝母在丝杠上做往复直线运动，缠绕连续管，并使拉出的连续管整齐排列到卷筒装置上。
14.如权利要求10所述的一种分离控制注气点装置的控制方法，其特征在于：所述控制器同步采集连续管测长编码器、连续管层数感应装置信号，检测连续管缠绕的长度，并判断连续管缠绕是否满层，满层后则发送控制信号给电动推杆机构，自动伸缩固定的时间段，以保证排管器不受附加力。
15.如权利要求10所述的一种分离控制注气点装置的控制方法，其特征在于：所述控制器同步采集销式张力传感器信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀调整卷筒装置的转速直到连续管上的拉力值如初，起拔力传感器测量连续管的拉力变化量，参与***控制，从而控制卷筒装置和导管装置的工作速度，保证卷筒装置和导管装置之间有一定的恒张力及连续管的工作速度，确保自动起下连续管安全有效工作。
16.如权利要求10所述的一种分离控制注气点装置的控制方法，其特征在于：所述连续管测长编码器检测到连续管后退长度达到L时，控制器发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀，导管装置停止工作，回到待命状态；控制器同时采集销式张力传感器信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀卷筒装置停止转动，回到待命状态；控制器同时采集蓄能器液压压力传感器信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充/放液阀，给密封装置提供液压动力，以密封装置各密封组件的启闭，后退操作结束。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610641951.6A CN107701165A (zh) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 一种分离控制注气点装置及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610641951.6A CN107701165A (zh) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 一种分离控制注气点装置及其控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107701165A true CN107701165A (zh) | 2018-02-16 |
Family
ID=61168460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610641951.6A Pending CN107701165A (zh) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 一种分离控制注气点装置及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107701165A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112340548A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-09 | 吉林大学 | 一种连续管的自补偿储存机构 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103742121A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-23 | 新奥气化采煤有限公司 | 地下气化注气装置和方法 |
| WO2014206122A1 (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种可控注气点注气装置、注气工艺及气化方法 |
| CN104895545A (zh) * | 2015-07-01 | 2015-09-09 | 中国矿业大学(北京) | 一种地下燃料气化方法、气化剂输送管及其*** |
| CN206158720U (zh) * | 2016-08-08 | 2017-05-10 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种分离控制注气点装置 |
-
2016
- 2016-08-08 CN CN201610641951.6A patent/CN107701165A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014206122A1 (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种可控注气点注气装置、注气工艺及气化方法 |
| CN103742121A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-23 | 新奥气化采煤有限公司 | 地下气化注气装置和方法 |
| CN104895545A (zh) * | 2015-07-01 | 2015-09-09 | 中国矿业大学(北京) | 一种地下燃料气化方法、气化剂输送管及其*** |
| CN206158720U (zh) * | 2016-08-08 | 2017-05-10 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种分离控制注气点装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112340548A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-09 | 吉林大学 | 一种连续管的自补偿储存机构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103485747B (zh) | 一种自动补压钻孔密封装置及方法 | |
| CN106089178B (zh) | 一种注气点移动控制装置及其控制方法 | |
| CN105064934A (zh) | 一种可遥控起下的连续油管装置及操作方法 | |
| WO2015089880A1 (zh) | 一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油***及工作方法 | |
| CN103277129B (zh) | 一种防止采煤工作面上隅角瓦斯超限技术 | |
| CN110344787A (zh) | 一种具有多段注汽封隔件的抽油机*** | |
| CN206158720U (zh) | 一种分离控制注气点装置 | |
| CN203515527U (zh) | 一种分层采油装置 | |
| CN105781490A (zh) | 一种采油井微波洗井装置及其洗井方法 | |
| CN201221659Y (zh) | 一种钢塑复合管道燃气不停输带气抢修装置 | |
| CN107701165A (zh) | 一种分离控制注气点装置及其控制方法 | |
| CN104481581A (zh) | 注气驱替煤层瓦斯物理相似模拟实验台 | |
| CN201810291U (zh) | 分层注水自动循环开关器及自动循环分层注水*** | |
| CN205936570U (zh) | 一种注气点移动控制装置 | |
| CN103321612B (zh) | 一种捞水式排水采气机 | |
| CN204716204U (zh) | 数字化油田超导热洗清蜡装置 | |
| CN206071551U (zh) | 预置电缆式井下集成测控配产器 | |
| CN202718664U (zh) | 一种煤层气井柔性排采*** | |
| CN205743889U (zh) | 火烧油田移动式井下电点火及光纤测温*** | |
| CN203797148U (zh) | 一种管道顶进浆液自动加注*** | |
| CN216277833U (zh) | 一种井下注采电动控制装置 | |
| CN203321492U (zh) | 双端堵水器智能数字显示控制装置 | |
| CN113914835B (zh) | 一种单根管线控制多层智能管柱 | |
| CN102817597A (zh) | 一种三层插管机械式找堵水方法及找堵水管柱 | |
| CN103437744B (zh) | 油田地面地下一体化采油智能控制装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |