CN108104866A - 一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置，其包压缩机、脉动泵、瓦斯抽放泵、压力控制器、连接头、封孔器、连接管、水刀钻孔、气体介质等组成，其特征在于：所述的气体介质沿着煤层的节理裂隙渗透压裂煤层，增加了煤层裂隙，从而增加了煤层的透气性，提高了瓦斯抽放效率，有效预防了煤与瓦斯突出。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下瓦斯治理技术领域，具体为以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及装置，属于煤矿开采技术领域。
背景技术
瓦斯***是严重威胁煤矿安全生产灾害之一。由于地壳变迁及成煤年代的不同，地应力的变化使煤层及级围岩的透气性变差，瓦斯含量增加，相对瓦斯的涌出量增高，瓦斯的危险性增加。提高煤层的增透性，有效的排放煤层中的瓦斯是矿井区域防治瓦斯煤与瓦斯突出的最有力措施之一。通过瓦斯抽放可降低煤层的瓦斯含量和压力，从而消除煤与瓦斯突出隐患。目前国内主要采用水刀切割钻孔技术(图1)，利用CO2相变和高压水压裂煤层提高煤层的增透性，具体方法有以下：
(图2)水刀钻孔切割与液态CO2相变结合技术。CO2相变致裂技术是利用液态CO2在一定温度下迅速汽化膨胀原理研发出的一种物理***技术。液态CO2相变致裂增透技术首先向目标煤体施工钻孔，然后将液态CO2预裂装备送至钻孔预定深度后起爆，预裂装备内的液态CO2瞬间膨胀产生高压气体作用在钻孔壁煤体上，煤体受力破碎、原始裂隙得到扩展，从而为瓦斯流动创造通道，起到增加煤层透气性和渗透性的作用。这项技术存在的问题主要体现在以下，首先***压力过程不可预控，会诱导煤层瓦斯突出。其次是CO2加热管安装和操作不慎会诱引起瓦斯***。第三是大量的CO2膨胀导致环境的O2含量降低。
图3水刀钻孔切割与高压水结合技术。高压水致裂技术是水加压后沿着煤层的层理和节理渗透，高压水作用在钻孔壁煤体上，煤体受力破碎、原始裂隙得到扩展，从而为瓦斯流动创造通道，起到增加煤层透气性和渗透性的作用。这项技术存在的问题主要体现在以下，首先由于煤层存在裂隙、孔洞和水刀缝隙，高压水在注射压裂过程中易造成高压水自身封存在煤层内，煤层开采过程中会诱导煤层瓦斯突出。其次是对于部分粉煤，由于大量水的浸泡会堵死节理和裂隙，降低煤体的通透性。第三是设备工艺复杂安装运输繁琐，综合成本高。
为了解决水刀钻孔切割与CO2相变致裂技术和水刀钻孔切割与高压注水压裂技术相结合两项技术存在的问题，本发明提供了一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置，进一步增加煤层裂隙，从而增加了煤层的透气性，提高了瓦斯抽放效率。
发明内容
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置，其包压缩机、脉动泵、瓦斯抽放泵、压力控制器、连接头、封孔器、连接管、水刀钻孔、气体介质和煤层等组成，其特征在于：所述的压缩机和所述的压力控制器之间靠连接管连接，所述的脉动泵和所述的压力控制器之间靠连接管连接，所述的压缩机和所述的脉动泵之间靠连接管连接，所述的瓦斯抽放泵和所述的压力控制器之间靠连接管连接，所述的压力控制器和所述的封孔器之间靠连接头连接，所述的封孔器和所述的水刀钻孔之间靠封孔器固定，所述的气体介质通过压缩机和脉动泵压入水刀钻孔，所述的气体介质沿着煤层的节理裂隙渗透压裂煤层，增加了煤层裂隙，从而增加了煤层的透气性。
上述以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置其特征在于：所述的***以气体为介质增加煤层的裂隙。
上述以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置其特征在于：所述脉动压裂蠕变增透是靠脉动泵加压。
与现有的煤层增透技术相比较，本发明有如下优点：
(1)以空气为介质解决了液态CO2相变膨胀***不可控而诱发瓦斯突出问题。
(2)以空气为介质解决了软煤层弱化通透问题。
(3)以空气为介质解决了煤层裂隙及孔洞封闭高压水的问题。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为水刀钻孔切割的结构示意图；
图2为水刀钻孔切割与CO2相变膨胀***增透原理图；
图3为水刀钻孔切割与高压水预压增透原理图；
图4为水刀钻孔切割与脉动式高压空气蠕变压裂增透原理图
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详述，以进一步了解本发明之目的、方案及功效，但并不作为对本发明权利要求保护范围的限制。
图4本发明所要解决的技术问题在于于提供了一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置，其包压缩机1、脉动泵2、瓦斯抽放泵3、压力控制器4、连接头5、封孔器6、连接管7、水刀钻孔8、气体介质9和煤层10等组成，其特征在于：所述的压缩机1和所述的压力控制器4之间靠连接管7连接，所述的脉动泵2和所述的压力控制器4之间靠连接管7连接，所述的压缩机1和所述的脉动泵2之间靠连接管7连接，所述的瓦斯抽放泵3和所述的压力控制器4之间靠连接管7连接，所述的压力控制器4和所述的封孔器6之间靠连接头7连接，所述的封孔器6和所述的水刀钻孔8之间靠封孔器6膨胀固定，所述的气体介质9通过压缩机1和脉动泵2压入水刀钻孔8，所述的气体介质9沿着煤层10的节理裂隙渗透压裂煤层10，增加了煤层10裂隙，从而增加了煤层10的透气性，提高了瓦斯抽放效率，有效预防了煤与瓦斯突出。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.本发明所要解决的技术问题在于提供了一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置，其包压缩机、脉动泵、瓦斯抽放泵、压力控制器、连接头、封孔器、连接管、水刀钻孔、气体介质等组成，其特征在于：所述的压缩机和所述的压力控制器之间靠连接管连接，所述的脉动泵和所述的压力控制器之间靠连接管连接，所述的压缩机和所述的脉动泵之间靠连接管连接，所述的瓦斯抽放泵和所述的压力控制器之间靠连接管连接，所述的压力控制器和所述的封孔器之间靠连接头连接，所述的封孔器和所述的水刀钻孔之间靠封孔器固定，所述的气体介质通过压缩机和脉动泵压入水刀钻孔，所述的气体介质沿着煤层的节理裂隙渗透压裂煤层，增加了煤层裂隙，从而增加了煤层的透气性。
2.根据权利要求1所述的一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置其特征在于：所述的***以气体为介质压煤层增加裂隙。
3.根据权利要求1所述的一种以气体为介质的脉动压裂蠕变增透技术及其装置其特征在于：所述脉动压裂蠕变增透是靠脉动泵加压。
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Cited By (2)
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| CN110147638A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-20 | 东北石油大学 | 煤层脉动压裂裂缝起裂和延伸压力预测方法 |
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