CN109113701A - 以空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置 - 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空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，其包空气压缩机、高压脉动泵、瓦斯抽放泵、压力控制器、连接头、封孔器、高压连接管、水刀钻孔、介质等组成，其特征在于：所述的空气压缩机和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，所述的高压脉动泵和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，所述的空气压缩机和所述的高压脉动泵之间靠高压连接管连接，所述的瓦斯抽放泵和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，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膨胀速凝剂固定，所述的介质通过空气压缩机和高压脉动泵压入水刀钻孔，所述的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，具体为以空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，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)钻孔水刀切割与液态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钻孔水刀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。
图3为了解决钻孔水刀切割与CO2相变致裂技术和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空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，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，有效防御了煤与瓦斯突出。
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空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，其包空气压缩机、高压脉动泵、瓦斯抽放泵、压力控制器、连接头、封孔器、高压连接管、水刀钻孔、介质等组成，其特征在于：所述的空气压缩机和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，所述的高压脉动泵和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，所述的空气压缩机和所述的高压脉动泵之间靠高压连接管连接，所述的瓦斯抽放泵和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，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膨胀速凝剂固定，所述的介质通过空气压缩机和高压脉动泵压入水刀钻孔，所述的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。
上述脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置其特征在于：所述的***以空气为介质增加煤层的裂隙。
上述脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置其特征在于：所述的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，其特征在于：所述脉动式高压空气蠕变压裂是靠高压脉动泵提供动力。
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为钻孔水刀切割的结构示意图；
图2为钻孔水刀切割与CO2相变膨胀***增透原理图；
图3为钻孔水刀切割与高压水预压增透原理图；
图4为钻孔水刀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提供了一种以空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，其包空气压缩机1、高压脉动泵2、瓦斯抽放泵3、压力控制器4、连接头5、封孔器6、高压连接管7、水刀钻孔8、介质9等组成，其特征在于：所述的空气压缩机1和所述的压力控制器4之间靠高压连接管7连接，所述的高压脉动泵2和所述的压力控制器4之间靠高压连接管7连接，所述的空气压缩机1和所述的高压脉动泵2之间靠高压连接管7连接，所述的瓦斯抽放泵3和所述的压力控制器4之间靠高压连接管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5连接，所述的封孔器6和所述的水刀钻孔7之间靠膨胀速凝剂固定，所述的介质9通过空气压缩机1和高压脉动泵2压入水刀钻孔8，介质9沿着煤层的节理裂隙渗透压裂煤层10，增加了煤层10的裂隙，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空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，其包空气压缩机、高压脉动泵、瓦斯抽放泵、压力控制器、连接头、封孔器、高压连接管、水刀钻孔、介质等组成，其特征在于：所述的空气压缩机和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，所述的高压脉动泵和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，所述的空气压缩机和所述的高压脉动泵之间靠高压连接管连接，所述的瓦斯抽放泵和所述的压力控制器之间靠高压连接管连接，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膨胀速凝剂固定，所述的介质通过空气压缩机和高压脉动泵压入水刀钻孔，所述的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。
2.根据权利要求1所述的一种以空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置其特征在于：所述的***以空气为介质增加煤层的裂隙。
3.根据权利要求1所述的一种以空气为介质的脉动式高压空气蠕变压裂增透技术及装置，其特征在于：所述脉动式高压空气蠕变压裂是靠高压脉动泵提供动力。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109723487A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-07 | 高九华 | 气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法及装置 |
| CN110424937A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-11-08 | 河南理工大学 | 一种煤层气低产井氮气-二氧化碳联合改造增产方法 |
| CN110617103A (zh) * | 2019-11-05 | 2019-12-27 | 西安闪光能源科技有限公司 | 煤矿井下瓦斯抽放钻孔增透改造方法 |
| CN112067480A (zh) * | 2020-10-14 | 2020-12-11 | 河南理工大学 | 深部含瓦斯煤岩脉动压裂实验装置及实验方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2858947Y (zh) * | 2005-08-09 | 2007-01-17 | 西安奥星能源技术研究所 | 集束压裂器 |
| CN103982168A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-08-13 | 中北大学 | 井下多级智能高压气体脉冲压裂地层装置及其方法 |
| CN104121004A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-29 | 中北大学 | 采用地面爆燃气体进行储层改造的方法 |
| CN105064967A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-11-18 | 中国矿业大学 | 煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2858947Y (zh) * | 2005-08-09 | 2007-01-17 | 西安奥星能源技术研究所 | 集束压裂器 |
| CN103982168A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-08-13 | 中北大学 | 井下多级智能高压气体脉冲压裂地层装置及其方法 |
| CN104121004A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-29 | 中北大学 | 采用地面爆燃气体进行储层改造的方法 |
| CN105064967A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-11-18 | 中国矿业大学 | 煤层气体压裂与瓦斯驱赶的方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109723487A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-07 | 高九华 | 气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法及装置 |
| CN110424937A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-11-08 | 河南理工大学 | 一种煤层气低产井氮气-二氧化碳联合改造增产方法 |
| CN110617103A (zh) * | 2019-11-05 | 2019-12-27 | 西安闪光能源科技有限公司 | 煤矿井下瓦斯抽放钻孔增透改造方法 |
| CN112067480A (zh) * | 2020-10-14 | 2020-12-11 | 河南理工大学 | 深部含瓦斯煤岩脉动压裂实验装置及实验方法 |
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