CN112031858B - 一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置包括：承载体、多个钻杆、注液装置、降温液循环装置以及驱动装置。钻杆包括第一杆及第二杆，注液装置与第一杆连通，降温液循环装置与第二杆连通。本申请提供的合成装置，第一杆以及第二杆在钻入煤层后，降温液循环装置向第二杆内循环注入降温液对煤层进行降温。当煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度时，注液装置向第一杆内注入低温液体，以使煤层中的瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物。以阵列式布置第一杆以及第二杆，能够实现在煤层中目标区域内的温度控制，以将煤层中瓦斯气体固化形成水合物，从而降低煤层瓦斯压力，达到防治煤与瓦斯突出事故的目的。

Description

一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置

技术领域

本申请涉及采煤技术领域，尤其涉及一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置。

背景技术

目前，煤与瓦斯突出是指煤矿采掘过程中一定条件下煤与瓦斯突然喷出的一种动力现象，是典型的矿井动力灾害。随着煤矿开采深度的增加，地应力愈加显现，含瓦斯煤体中瓦斯压力增大，当采煤作业破坏了煤层瓦斯与围岩原有的应力平衡时，含瓦斯煤体失稳，进而造成煤与瓦斯突出。

煤与瓦斯突出防治的主要方法是瓦斯抽采，瓦斯抽采是矿井实施的防灾措施之一，同时也是目前我国煤矿井下瓦斯突出防治的主要技术手段。但由于我国煤层瓦斯地质条件较为复杂，且受当前技术水平的影响，致使井下抽采钻孔的封孔质量较差，同时由于我国煤层普遍透气性较差，渗透率低从而导致瓦斯抽采效果较差。其主要表现在以下方面：

(1)抽采负压对煤层瓦斯抽采效果有着重要影响，随着钻孔长度的增加，抽采负压沿钻孔传递过程中的衰减程度增加，从而导致瓦斯抽采效果不显著。

(2)煤层瓦斯的抽采效果直接取决于煤层透气性的好坏与渗透率的高低，随着开采深度的增加，煤层所受的地应力增大，使煤体透气性与渗透率降低，从而造成了较低的瓦斯抽采效率。

(3)封孔的质量直接影响瓦斯抽采的效果，我国目前的钻孔封孔技术仍存在诸多弊端，如抗压力度低受压易变形漏气、由于材料特性导致封孔质量差等，从而使煤层钻孔抽采瓦斯效果不显著。

发明内容

为了防治煤与瓦斯突出事故，保证安全生产，针对目前防治技术的弊端，结合瓦斯水合原理防治煤与瓦斯突出事故的思路，本申请提供了一种可利用瓦斯水合固化原理在煤层中形成水合物防治煤与瓦斯突出事故的用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置，包括：承载体，所述承载体具有移动装置；多个钻杆，所述钻杆安装在所述承载体上，所述钻杆的一端设置有钻头，所述钻杆包括第一杆及第二杆，所述第一杆内设置有注液通道，所述注液通道包括入口以及出口，所述出口邻近钻头设置，所述第二杆内设置有冷却通道；注液装置，所述注液装置与所述注液通道连通，所述注液装置通过所述第一杆向煤层内注入低温液体；降温液循环装置，所述降温液循环装置与所述冷却通道连通，所述降温液循环装置通过所述第二杆对煤层进行降温；以及驱动装置，所述驱动装置设置在所述承载体上，用于为所述钻杆提供动力。

在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：滑动装置，所述滑动装置设置在所述承载体上，并相对于所述承载体滑动，所述驱动装置设置在所述滑动装置上；以及多个连接杆，所述连接杆可拆卸地固定在所述滑动装置上，所述连接杆的一端与所述钻杆的另一端可拆卸连接，所述连接杆的另一端与所述驱动装置可拆卸连接。

在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：套管，所述套管套设在所述连接杆上；第一密封片，所述第一密封片设置在所述套管的一端，所述第一密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；第二密封片，所述第二密封片设置在所述套管的另一端，并与所述第一密封片之间形成容纳空间，所述第二密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；以及注浆装置，所述注浆装置与所述容纳空间连通，用于向所述容纳空间中注入水泥砂浆。

在其中的一些实施例中，所述第一密封片的外周面上设置有弹性密封件；和/或所述第二密封片的外周面上设置有弹性密封件。

在其中的一些实施例中，所述注液通道包括主通道以及与所述主通道连通的多个分通道，每一所述分通道均具有所述出口。

在其中的一些实施例中，所述出口的口径小于所述分通道的孔径。

在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括轮盘，所述轮盘设置在所述承载体上，并能够相对于所述承载体转动，所述轮盘上设置有多个安装孔，且多个所述安装孔沿所述轮盘的周向设置；所述钻杆设置在所述安装孔内，且所述钻杆的另一端穿过所述安装孔并凸出所述轮盘。

在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：温度传感器，所述温度传感器设置在所述第一杆上，并临近所述钻头设置，所述温度传感器用于检测煤层的温度，并发送温度信号；以及第一控制器，所述第一控制器分别与所述温度传感器以及所述注液装置连通，所述第一控制器用于接收所述温度信号，并根据所述温度信号控制所述注液装置开启。

在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述第二杆上，并临近所述钻头设置，所述压力传感器用于检测煤层内的压力，并发送压力信号；以及第二控制器，所述第二控制器与所述压力传感器以及所述注液装置连通连接，所述第二控制器用于接收所述压力信号，并根据所述压力信号控制所述注液装置关闭。

在其中的一些实施例中，所述冷却通道包括相连通的螺旋段以及直管段，所述直管段位于所述第二杆的轴心，所述螺旋段环绕所述直管段设置；所述螺旋段与所述降温液循环装置的出液口连通；所述直管段与所述降温液循环装置的回液口连通。

本申请的上述技术方案具有如下优点：多个第一杆以及多个第二杆钻入煤层后，将注液装置与第一杆连接、降温液循环装置与第二杆连接。降温液循环装置向第二杆内循环注入降温液对煤层进行降温，以使煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度。当煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度时，注液装置向第一杆内注入低温液体，低温液体通过出口进入煤层，由于煤层内液体的注入，煤层内的压力增大，当煤层内的压力到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的压力时，煤层中的瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物。以阵列式布置第一杆以及第二杆，能够实现在煤层中目标区域内的温度控制，以将煤层中瓦斯气体固化形成水合物，从而降低煤层瓦斯压力，达到防治煤与瓦斯突出事故的目的。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，另外，本申请附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。其中：

图1是本申请所述用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置的结构示意图；

图2是本申请所述轮盘的结构示意图；

图3是本申请所述第一杆与注液装置配合的结构示意图；

图4是本申请所述第二杆与降温液循环装置配合的结构示意图；

图5是本申请所述滑动装置的结构示意图；

图6是本申请所述支撑架的结构示意图；

图7是本申请所述套管、第一密封片、第二密封片与注浆装置配合的结构示意图；

图8是本申请所述第一杆的局部剖视结构示意图；

图9是本申请所述合成装置控制第一种控制的结构框图；

图10是本申请所述合成装置控制第二种控制的结构框图。

其中，图1至图10的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

承载体10，移动装置11，轮盘20，安装孔21，盘体22，电机23，钻杆30，钻头31，第一杆32，注液通道321，主通道322，分通道323，第二杆33，冷却通道331，螺旋段332，直管段333，滑动装置40，承重板41，承载座42，支撑架43，支撑杆431，铰接片432，滑道44，连接杆50，第一管道51，第二管道52，驱动装置60，注液装置70，套管80，第一密封片90，第二密封片100，注浆装置110，弹性密封件120，降温液循环装置130，温度传感器140，第一控制器151，第第二控制器152，压力传感器160，第一升降杆170，第二升降杆180，液压机190。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下述讨论提供了本申请的多个实施例。虽然每个实施例代表了申请的单一组合，但是本申请不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含A、B、C，另一个实施例包含B和D的组合，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本申请提供了一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置包括：承载体10、轮盘20、多个钻杆30、滑动装置40、连接杆50、驱动装置60、注液装置70以及降温液循环装置130。

如图1所示，承载体10具有移动装置11。移动装置11为带动履带式移动装置，控制设备承载体10内部的电动机，使两侧的电动机相反转动，从而使两个履带式移动装置向相反的方向运动，使承载体10原地旋转以调整承载体10的位置，进而调整钻杆30在水平方向上的角度。

如图1所示，轮盘20设置在承载体10上，并能够相对于承载体10转动，轮盘20上设置有多个安装孔21，且多个安装孔21沿轮盘20的周向设置。如图2所示，轮盘20包括盘体22及电机23，盘体22上设置有多个安装孔21，电机23能够驱动盘体22转动。

如图1所示，多个钻杆30分别安装在多个安装孔21内，钻杆30的一端设置有钻头31，钻杆30的另一端穿过安装孔21并凸出轮盘20。如图3和图4所示，钻杆30包括第一杆32以及第二杆33。如图3所示，第一杆32内设置有注液通道321。注液通道321包括入口以及出口，出口邻近钻头31设置。如图4所示，第二杆33内设置有冷却通道331。

滑动装置40设置在承载体10上，并能够相对于承载体10滑动。

连接杆50可拆卸地固定在滑动装置40上，连接杆50的一端与钻杆30的另一端可拆卸连接。连接杆50可随着钻杆30一起钻入煤层，通过增加不同数量的连接杆50，能够调整钻杆30的钻孔深度。如图3和图4所示，连接杆50内设置第一管道51或者连接杆50内设置第二管道52。第一管道51的一端口与入口连通。第二管道52与冷却通道331连通。

驱动装置60设置在滑动装置40上，并与连接杆50的另一端连接。驱动装置60通过连接杆50为钻杆30提供动力。

如图3所示，注液装置70用于与第一管道51的另一端口连通，注液装置70通过连接杆50、第一杆32向煤层内注入低温液体，低温液体与瓦斯接触形成瓦斯水合物。注液装置70向煤层内注入低温液体，避免液体进入煤层后需要降低温度后才能与瓦斯反应，即降低了瓦斯与液体反应所需要时间的长度，增加了生产效率。

如图4所示，降温液循环装置130用于与第二管道52连通，并向第二管道52内循环输入降温液。降温液循环装置130通过连接杆50、第二杆33对煤层进行降温，以使煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度。降温液循环装为液氮循环装置，液氮循环装置向第二管道52、冷却通道331内注入液氮，以对煤层进行降温。或者，降温液循环装置130包括压缩机以及冷凝器，冷却通道331为蒸发管，压缩机对气体进行压缩形成液体，并将液体送入冷凝器，液体经过冷凝器降温后，进入蒸发管后液体吸收煤层内的热量变为气体，然后气体在进入压缩机内。

用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置工作过程为：承载体10通过移动装置11移动到指定位置，然后将第一杆32对准钻孔点，驱动装置60通过连接杆50带动第一杆32转动，驱动装置60通过滑动装置40相对承载体10滑动，以带动连接杆50向靠近煤层的方向运动，从而使第一杆32钻入煤层内；当第一杆32的钻孔深度达到连接杆50长度的极限后，将连接杆50与驱动装置60分离，并通过滑动装置40带动驱动装置60向远离煤层的方向运动，再将新的连接杆50安装在滑动装置40上，并将新的连接杆50分别与驱动装置60以及已钻入煤层的连接杆50连接，然后再通过驱动装置60及滑动装置40再次带动新的连接杆50钻入煤层，重复增加多个连接杆50直至第一杆32钻到指定深度，连接杆50以及第一杆32留在钻孔内；之后移动承载体10到达下一个钻孔点，旋转轮盘20使新的第一杆32对准新的钻孔点，然后将第一杆32通过连接杆50与驱动装置60连接进行新的钻孔。在煤层上布置完多个第一杆32后，以布置第一杆32的相同方式在煤层上布置多个第二杆33。然后将注液装置70与连接杆50以及第一杆32连接、降温液循环装置130与连接杆50以及第二杆33连接。降温液循环装置130向连接杆50、第二杆33内循环注入降温液对煤层进行降温，以使煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度。当煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度时，注液装置70通过连接杆50向第一杆32内注入低温液体，低温液体通过出口进入煤层，由于煤层内液体的注入，煤层内的压力增大，当煤层内的压力到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的压力时，煤层中的瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物。

本申请提供的合成装置，以阵列式布置第一杆以及第二杆，能够实现在煤层中目标区域内的温度控制，以将煤层中瓦斯气体固化形成水合物，从而降低煤层瓦斯压力，达到防治煤与瓦斯突出事故的目的。

另外，当钻杆30的钻孔深度达到连接杆50长度的极限后，可多次增加连接杆50以增加钻杆30的钻孔深度，该种多次增加连接杆50的钻进方式，一方面，避免了钻深孔需要较长钻杆30，导致较长钻杆30强度不高容易发生损坏的情况；另一方面，可实现持续钻进，提高了产品的钻孔效率。另外，轮盘20上设置有多个钻杆30，当需要对多个钻点进行钻孔时，旋转轮盘20能够更换钻杆30即可实现对多个钻点连续钻孔，从而提高了产品的钻孔效率。

如图1所示，分布在煤层上的钻孔点有很多，且多个钻孔的高度有所不同，为了能够调整钻杆30高度，承载体10上设置有第一升降杆170，轮盘20设置在第一升降杆170上，通过第一升降杆170的伸缩，从而调整轮盘20的高度，进而调整钻杆30的高度。同理，为了配合钻杆30的使用，承载体10上还设置有第二升降杆180，滑动装置40设置在第二升降杆180上。第二升降杆180与第一升降杆170同时升降，将钻杆30、连接杆50以及驱动装置60移动指定的钻孔点，从而实现通过同一个合成装置能够对不同高度的钻孔点进行钻孔，实现了合成装置的连续钻孔工作，提高了合成装置的钻孔效率。第一升降杆170以及第二升降杆180能够在竖直方向上调整钻杆30的角度。

如图1所示，第一升降杆170以及第二升降杆180为液压杆，液压机190包括进液管及回液管。当第一升降杆170以及第二升降杆180需要升起时，回液管关闭，进液管打开，使液压机190向第一升降杆170以及第二升降杆180注入液体。当第一升降杆170以及第二升降杆180需要下降时，回液管打开，进液管关闭，液体从第一升降杆170以及第二升降杆180中回到液压机190中。

如图1和图5所示，在本申请个一个实施例中，滑动装置40包括：承重板41、承载座42以及支撑架43。

承重板41与承载体10连接，承重板41上设置有滑道44。

承载座42上设置有滑轨，承载座42设置在承重板41上，且滑轨位于滑道44内，滑轨能够在滑道44内滑动，以使承载座42相对于承重板41滑动。驱动装置60固定在承载座42上。在钻孔的过程中，承载座42可以按一定速度在承重板41上来回滑动，以使钻杆30快速钻入煤层。

如图6所示，支撑架43包括支撑杆431及与支撑杆431可转动连接的铰接片432，支撑杆431上设置有凹槽，支撑杆431上设置有在凹槽内，铰接片432压在连接杆50上并与支撑杆431固定连接，以使连接杆50固定在支撑杆431上。当需要更换连接杆50时，将铰接片432与支撑杆431分离，再将新的连接杆50放入凹槽内，并通过铰接片432固定。

如图4所示，在本申请的一个实施例中，冷却通道331包括相连通的螺旋段332以及直管段333。

直管段333位于第二杆33的轴心，螺旋段332环绕直管段333设置。直管段333能够使液体快速的回到降温液循环装置130内，保证了降温液循环装置130内的液体快速循环，使第二杆33能够快速地对煤层降低温度，从而使煤层内的温度能够快速地降到瓦斯与液体反应的温度。

螺旋段332与降温液循环装置130的出液口连通；直管段333与降温液循环装置130的回液口连通。螺旋段332的设置有增加了冷却通道331与第二杆33的接触面积，使第二杆33能够快速地对煤层降低温度，从而使煤层内的温度能够快速地降到瓦斯与液体反应的温度。

如图1和图7所示，在本申请的一个实施例中，合成装置还包括：套管80、第一密封片90、第二密封片100以及注浆装置110。

套管80套设在连接杆50上。当钻杆30增加最后一根连接杆50时，将套管80安装在连接杆50上，当连接杆50进入煤层后，套管80位于连接杆50的尾端。

第一密封片90设置在套管80的一端，第一密封片90能够支撑在第一杆32在煤层上形成钻孔的内壁上。

第二密封片100设置在套管80的另一端，并与第一密封片90之间形成容纳空间，第二密封片100能够支撑在第一杆32在煤层上形成钻孔的内壁上。

注浆装置110与容纳空间连通，用于向容纳空间中注入水泥砂浆。

瓦斯与液体反应生成水合物需要在一定的压力条件下才能反应，当通过注液装置70向煤层内注入低温液体形成高压状态时，由于钻孔通过开口与外部环境连通，煤层内的压力不稳定，从而影响瓦斯与液体的反应。套管80、第一密封片90、第二密封片100与钻孔的内壁形成密闭空间，注浆装置110向密闭空间内注入水泥砂浆，水泥砂浆将套管80紧紧的压在连接杆50上，水泥砂浆凝固后使钻孔形成一个密封空间，此时，在通过注液装置70向煤层内注入低温液体时，煤层内形成稳定高压状态，保证了瓦斯与液体的充分反应，即降低了瓦斯与液体反应所需要时间的长度，增加了生产效率。

如图7所示，在本申请的一个实施例中，第一密封片90的外周面上设置有弹性密封件120。第二密封片100的外周面上设置有弹性密封件120。第一密封片90进入钻孔后，弹性密封件120能够被压缩变形，并填充在第一密封片90与钻孔的孔壁之间，从而避免了水泥砂浆从第一密封片90与孔壁之间的缝隙流出的情况。同理，第二密封片100进入钻孔后，弹性密封件120能够被压缩变形，并填充在第二密封片100与钻孔的孔壁之间，从而避免了水泥砂浆从第二密封片100与孔壁之间的缝隙流出的情况。

如图8所示，在本申请的一个实施例中，注液通道321包括主通道322以及与主通道322连通的多个分通道323，每一分通道323均具有出口。多个出口设置能够使低温液体快速的进入钻孔内，从而使钻孔内的压力能够快速达到目标压力，即降低了瓦斯与液体反应所需要时间的长度，增加了生产效率。

如图8所示，在本申请的一个实施例中，出口的口径小于分通道323的孔径。当液体从较大直径的通道流入较小直径的通道时，液体的流速会提高，因此从较小口径的出口流出液体的具有较高的速度，从而使液体快速的渗透到煤层中，

如图1和图9所示，在本申请的一个实施例中，合成装置还包括：温度传感器140以及第一控制器151。

温度传感器140设置在第一杆32上，并临近钻头31设置，温度传感器140用于检测煤层的温度，并发送温度信号。

第一控制器151分别与温度传感器140以及注液装置70连通，第一控制器151用于接收温度信号，并根据温度信号控制注液装置70开启。

在对煤层进行降温的过程，煤层靠近第二杆33的部分优先降低，当温度传感器140检测煤层的温度达到瓦斯与液体反应的温度时，所有煤层的温度都到了瓦斯与液体反应的温度，此时，第一控制器151控制注液装置70工作通过连接杆50、第一杆32向煤层内注入低温液体，以保证瓦斯与液体的充分反应。第一控制器151还与降温液循环装置130连接，第一控制器151通过温度反馈机制控制降温液循环装置130的工作功率维持使煤层能够达到瓦斯与液体反应的温度。

如图4和图10所示，在本申请的一个实施例中，合成装置还包括：压力传感器160以及第二控制器152。

压力传感器160设置在第二杆33上，并临近钻头31设置，压力传感器160用于检测煤层内的压力，并发送压力信号；第二控制器152与压力传感器160连接，第二控制器152用于接收压力信号，并根据压力信号控制注液装置70关闭。

在向煤层中注液的过程，当压力传感器160检测到煤层内的压力不变后，此时说明该区域煤体中已形成稳定的瓦斯水合物，此时，第二控制器152控制注液装置70停止工作。

本领域的技术人员应该理解，第一控制器和第二控制器可以为一个装置，也是为不同的装置。

在本申请的一个具体实施例中，第一杆内设置有与温度传感器连接的数据线，第一杆上还设置有与数据线连接的磁吸式接线板。第二杆内设置有与温度传感器连接的数据线，第二杆上还设置有与数据线连接的磁吸式接线板。连接杆内设置有数据线，连接杆的两端分别设置有磁吸式接线板，数据线分别与两个磁吸式接线板连接。第一杆的数据线与连接杆的数据线通过两个磁吸式接线板的连接而导通。第二杆的数据线与连接杆的数据线通过两个磁吸式接线板的连接而导通。相邻两个连接杆的数据线通过两个磁吸式接线板的连接而导通。

下面具体阐述瓦斯水合物的生产过程：

承载体通过移动装置移动到指定位置，然后使承载体内部两侧的电动机相反转动，从而使两个移动装置向相反的方向运动，使承载体原地旋转调整承载体的位置，以调整第一杆在水平方向上的角度。调整第一升降杆以及第二升降杆的高度，从而调节第一杆及连接杆的高度，调整第一杆在竖直方向上的角度。将第一杆对准钻孔点，驱动装置通过连接杆带动第一杆转动，驱动装置通过承载座在承载板上滑动，以带动第一杆向靠近煤层的方向运动，承载座可以按一定速度在承重板上来回滑动，以使第一杆快速钻入煤层；当第一杆的钻孔深度达到连接杆长度的极限后，将连接杆与驱动装置分离，并通过承载座将驱动装置向远离煤层的方向运动；将铰接片与支撑杆分离，将新的连接杆与已钻入煤层的连接杆连接，并通过铰接片将新的连接杆固定在支撑杆上，重复增加多个连接杆直至第一杆钻到指定深度，在最后一个连接杆上安装上套管、第一密封片以及第二密封片。当最后一个连接杆进入钻孔后，注浆装置向套管、第一密封片、第二密封片与钻孔的内壁形成密闭空间入水泥砂浆。之后移动承载体到达下一个钻孔点，旋转轮盘使新的第一杆对准新的钻孔点，然后将第一杆通过连接杆与驱动装置可拆卸连接进行新的钻孔。

承载体通过移动装置移动到指定位置，然后使承载体内部两侧的电动机相反转动，从而使两个移动装置向相反的方向运动，使承载体原地旋转调整承载体的位置，调整第二杆在水平方向上的角度。调整第一升降杆以及第二升降杆的高度，从而调节第二杆及连接的高度，调整第二杆在竖直方向上的角度。将第二杆对准钻孔点，驱动装置通过连接杆带动第二杆转动，驱动装置通过承载座在承载板上滑动，以带动第二杆向靠近煤层的方向运动，承载座可以按一定速度在承重板上来回滑动，以使第二杆快速钻入煤层；当第二杆的钻孔深度达到连接杆长度的极限后，将连接杆与驱动装置分离，并通过承载座将驱动装置向远离煤层的方向运动；将铰接片与支撑杆分离，将新的连接杆与已钻入煤层的连接杆连接，并将通过铰接片将新的连接杆固定在支撑杆上，重复增加多个连接杆直至第二杆钻到指定深度。之后移动承载体到达下一个钻孔点，旋转轮盘使新的第二杆对准新的钻孔点，然后将第二杆通过连接杆与驱动装置可拆卸连接进行新的钻孔。

将注液装置通过连接杆与第二杆连接，降温液循环装置向连接杆、所述第二杆内循环输入降温液，当煤层的温度到达瓦斯与液体反应的温度时，第一控制器通过温度反馈机制控制降温液循环装置的工作功率维持使煤层能够达到瓦斯与液体反应的温度。同时，第一控制器控制注液装置工作通过连接杆、第一杆向煤层内注入低温液体，当压力传感器检测到煤层内的压力不变后，此时说明该区域煤体中已形成稳定的瓦斯水合物，此时，第二控制器控制注液装置停止工作。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。在本申请中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置，其特征在于，包括：承载体，所述承载体具有移动装置；

多个钻杆，所述钻杆安装在所述承载体上，所述钻杆的一端设置有钻头，所述钻杆包括第一杆及第二杆，所述第一杆内设置有注液通道，所述注液通道包括入口以及出口，所述出口邻近钻头设置，所述第二杆内设置有冷却通道；

注液装置，所述注液装置与所述注液通道连通，所述注液装置通过所述第一杆向煤层内注入低温液体；

降温液循环装置，所述降温液循环装置与所述冷却通道连通，所述降温液循环装置通过所述第二杆对煤层进行降温；以及

驱动装置，所述驱动装置设置在所述承载体上，用于为所述钻杆提供动力。

2.根据权利要求1所述的合成装置，其特征在于，还包括：

滑动装置，所述滑动装置设置在所述承载体上，并相对于所述承载体滑动，所述驱动装置设置在所述滑动装置上；以及

多个连接杆，所述连接杆可拆卸地固定在所述滑动装置上，所述连接杆的一端与所述钻杆的另一端可拆卸连接，所述连接杆的另一端与所述驱动装置可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的合成装置，其特征在于，还包括：

套管，所述套管套设在所述连接杆上；

第一密封片，所述第一密封片设置在所述套管的一端，所述第一密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；

第二密封片，所述第二密封片设置在所述套管的另一端，并与所述第一密封片之间形成容纳空间，所述第二密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；以及

注浆装置，所述注浆装置与所述容纳空间连通，用于向所述容纳空间中注入水泥砂浆。

4.根据权利要求3所述的合成装置，其特征在于，

所述第一密封片的外周面上设置有弹性密封件；和/或

所述第二密封片的外周面上设置有弹性密封件。

5.根据权利要求1所述的合成装置，其特征在于，

所述注液通道包括主通道以及与所述主通道连通的多个分通道，每一所述分通道均具有所述出口。

6.根据权利要求5所述的合成装置，其特征在于，

所述出口的口径小于所述分通道的孔径。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的合成装置，其特征在于，还包括：轮盘，所述轮盘设置在所述承载体上，并能够相对于所述承载体转动，所述轮盘上设置有多个安装孔，且多个所述安装孔沿所述轮盘的周向设置；所述钻杆设置在所述安装孔内，且所述钻杆的另一端穿过所述安装孔并凸出所述轮盘。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的合成装置，其特征在于，还包括：温度传感器，所述温度传感器设置在所述第一杆上，并临近所述钻头设置，所述温度传感器用于检测煤层的温度，并发送温度信号；以及

第一控制器，所述第一控制器分别与所述温度传感器以及所述注液装置连通，所述第一控制器用于接收所述温度信号，并根据所述温度信号控制所述注液装置开启。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的合成装置，其特征在于，还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述第二杆上，并临近所述钻头设置，所述压力传感器用于检测煤层内的压力，并发送压力信号；以及

第二控制器，所述第二控制器与所述压力传感器以及所述注液装置连通连接，所述第二控制器用于接收所述压力信号，并根据所述压力信号控制所述注液装置关闭。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的合成装置，其特征在于，

所述冷却通道包括相连通的螺旋段以及直管段，所述直管段位于所述第二杆的轴心，所述螺旋段环绕所述直管段设置；所述螺旋段与所述降温液循环装置的出液口连通；所述直管段与所述降温液循环装置的回液口连通。

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