CN202057373U

CN202057373U - 富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置

Info

Publication number: CN202057373U
Application number: CN2011201038760U
Authority: CN
Inventors: 倪小明; 贾炳; 刘晓; 李金海; 徐涛; 朱明阳; 林然
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-04-11

Abstract

本实用新型公开了一种富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，包括钢管，钢管内设置出气通道和出水通道，出气通道内设置气水分离装置，气水分离装置后侧的出气通道连接有流量计，出水通道与储水箱连接。本实用新型是一种针对富含水煤层抽放钻孔瓦斯流量测定不够准确的问题，通过安装气水分离装置，从而提高瓦斯流量测定的准确性，为煤与瓦斯突出研究提供准确资料。

Description

富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置。

背景技术

煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿井下安全的一种非常严重的自然灾害。它不仅威胁煤矿工人的人身安全，也是制约煤矿生产的主要因素。煤矿钻孔瓦斯抽放是进行煤与瓦斯防治的一种重要手段，为了增加抽放钻孔的抽放半径、提高抽放率，我国瓦斯工作者研究出在进行钻孔后可进行水力压裂、水力挤出等措施来提高煤层的透气性。

为了了解钻孔改造后煤层的透气性增加情况，经常在进行水力压裂、水力挤出后安装计量装置进行瓦斯流量、瓦斯浓度的测试；当煤层含水性较少时，通过气体流量计的水很少，对瓦斯流量的测试准确程度影响不大；但当煤层富含水时，通过气体流量计的不仅仅有瓦斯气体，同时还有水，导致瓦斯流量测试数据严重不准确。同时，聚氨脂封孔工艺是目前较常用的封孔工艺，但对于富含水煤层，遇水后可能发生膨胀，导致封孔效果很差，也会影响测试数据的准确性。而测试数据的准确程度可能影响到后期的研究。因此要想为后期研究提供准确资料，就必须通过一定的工艺或方法来提高测量精度。只有这样才可能制定出合理的抽采工艺方案，提高煤层开采的安全性，进而提高煤炭产量，促进煤炭工业的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种针对富含水煤层抽放钻孔瓦斯流量测定不够准确的问题，通过安装气水分离装置，从而提高瓦斯流量测定的准确性，为煤与瓦斯突出研究提供准确资料。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，包括钢管，钢管内设置出气通道和出水通道，出气通道内设置气水分离装置，气水分离装置后侧的出气通道连接有流量计，出水通道与储水箱连接。

所述出水通道为出水管，出气通道为出气管，所述流量计设置于出水管伸出钢管外的部分，储水箱连接于伸出钢管外的出水管末端。

所述钢管内径向设置定位钢板，定位钢板与钢管内腔截面形状相适配，定位钢板设置用于连接出气管的进气口和用于连接出水管的进水口。

所述气水分离装置包括位于进气口后侧的出气管进口处设置的十字挡板、位于进气口与十字挡板之间且固定连接于出气管内壁上的网状支撑体和支撑体上覆盖的气水分离膜。

所述气水分离装置为设置于出气管内的、具有一定间隔的至少两个，相邻两气水分离装置之间的出气管部分连通辅助出水管，辅助出水管与储水箱连接。

所述储水箱为设置溢流阀的箱体，箱体的侧壁底部设置放水口，溢流阀包括均位于箱体内的控制杆和漂浮体，控制杆包括竖杆和竖杆顶部固设的横杆，漂浮***于横杆的端部，竖杆的底部对应放水口设置，控制杆与箱体侧壁滑动连接，并且箱体侧壁设置竖直的滑道，所述竖杆位于滑道内。

所述出气管为钢制管材，出水管与辅助出水管均为软管。

本实用新型的有益效果为：

1）气水分离***

该***主要是气水分离装置即气水分离膜进行气水分离，并将分离后的气体和液体分别排出。当在煤层钻孔成功后，在孔口安装钢管，在距离钢管底部一定距离的地方将钢管分成上下两个通道。在上部安装气水分离膜，由于气体密度比较小，且安装的气水分离膜只允许气体通过，而液体被留在膜的外边。从而使气体从上部管道流出，使部分被留在外边的液体（主要是气体中的水蒸气）在重力的作用下流入下部的通道，最终流入储水箱。储层中大部分的水是从钢管的底部直接流入下部的通道，最终流入储水箱。为防止气水分离膜被冲坏，在其后边用带有大量空隙的支撑体支撑，其中支撑体固定在钢管壁上。

为使测量更加准确，应使气水彻底分离，可以采用多级分离，在此仅进行两级分离。经过第二级分离出来的液体，同样是经过聚集成滴以后，在重力作用下流入出气管下边的辅助出水管，最终流入储水箱。通过使两级气水分离膜之间的管道有一定的下降角度，可以使其中的流体全部流入辅助出水管。

在确定上下两个通道的直径时，应根据现场实际情况和有关产气量、产水量资料来确定。当产水量较大、产气量较少时，可以增大出水管的直径，减小出气管的直径；当产水量较少、产气量较大时，应该减小出水管的直径，增大出气管的直径。同时应使钢管直径偏大，避免液体充满整个钢管。同时要定期通过出气管向储层注入适量的清水，对膜进行清洗。

在流体流入储水箱过程中气体是不能从出水口流出的，因此气体只能从上部的出气管流出。由于气水分离膜不允许液体通过，因此液体只能从下部的出水管流出，这也就真正实现了气水分离。

2）出水口控制***

该***主要是通过溢流阀控制储水箱的液面高度，使液体能不断地流入。在储水箱中安装适当的浮子，当液面达到一定高度时，浮子在浮力的作用下将控制杆提起，使出水口打开，储水箱中的液体开始流出。流出一定量后，储水箱的液面降低，漂浮体下降，进而使控制杆下降重新使出水口处于关闭***。为避免液面升降过程中控制杆前后左右移动，在此安装固定装置，使控制杆只能上下运动。在设计时要根据控制杆的重量进行计算，避免漂浮体即使完全没入水中也不能将控制杆提起的现象。

3）流量测定***

该***主要是通过流量计进行测定流量。其中测定设备有很多，主要有电磁流量计、涡轮流量计、超声波流量计、靶式流量计和旋进旋涡流量计等。在此可使用电磁流量计。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的A-A视图。

具体实施方式

由图1和图2所示的富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，包括钢管1，钢管1内设置出气通道和出水通道，出气通道内设置气水分离装置，气水分离装置后侧的出气通道连接有流量计5，出水通道与储水箱7连接。所述出水通道为出水管6，出气通道为出气管4，钢管1、出水管6以及出气管4均横向设置，出水管6与出气管4上下设置。出气管4伸出钢管1外的部分螺纹连接有测量管17，所述流量计5设置于该测量管17上。储水箱7连接于伸出钢管1外的出水管6末端。所述出气管4为钢制管材，出水管6为软管。流量计5可以为电磁流量计或涡轮流量计或超声波流量计或靶式流量计或旋进旋涡流量计等，在此可使用电磁流量计。

钢管1内径向设置定位钢板15，定位钢板15与钢管1内腔截面形状相适配，即定位钢板15周圈与钢管1内壁相贴合，定位钢板15设置用于连接出气管4的进气口13和用于连接出水管6的进水口14。所述气水分离装置包括位于进气口13后侧的出气管4进口处设置的十字挡板16、位于进气口13与十字挡板16之间且固定连接于出气管4内壁上的网状支撑体3和支撑体3上覆盖的气水分离膜2。所述气水分离装置为间隔设置于出气管4内的两个，相邻两气水分离装置之间的出气管4部分连通辅助出水管8，辅助出水管8与储水箱7连接，辅助出水管8也为软管。通过使两级气水分离膜2之间的出气管4有一定的下降角度，可以使其中的流体全部流入辅助出水管8。当然，本实用新型不拘泥于上述形式，可根据需要间隔设置大于两个的多个气水分离装置，以便达到精确测量的目的。

所述储水箱7为设置溢流阀的箱体，箱体的侧壁底部设置放水口11，溢流阀包括均位于箱体内的控制杆和漂浮体10，控制杆包括竖杆18和竖杆18顶部固设的横杆19，漂浮体10位于横杆19的端部，竖杆18的底部对应放水口11设置，控制杆与箱体侧壁滑动连接，并且箱体侧壁设置竖直的滑道，所述竖杆18位于滑道内。箱体侧壁上固设固定块9和固定板20，固定块9和固定板20之间的竖直间隙即为竖杆18的滑道。

本实用新型的施工程序为：

1）根据注入要求设置封堵***，准备好封堵材料，检查该测定仪是否有埙坏，要确保其能正常工作。（该***主要是进行封堵的作用，避免流体从钢管1和煤体之间的空隙中流出。该***通过将糖醛、尿素、硫酸和水按照一定的比例混合后，注入孔口与钢管1之间的间隙进行封堵。在注入前要计算好所需要的液体量，注入时要快速进行，避免液体未流入到目的深度就凝聚。一般封堵所用配比为糖醛：尿素=1：1，硫酸用量为1%。但是可以根据现场的实际情况和注入的深度，合理调节配比。）

2）将注入泵及其它设备放在合适的位置并进行检查。

3）将钢管1放入钻孔，***钻孔适当位置。并将外部连接部件连接完整。

4）打开注入泵开始注入。

5）注入完全后，停泵使其凝固。

清理现场，开始进行流量测定。

本实用新型所述的封堵材料可以大大提高封孔效果，避免流体从钢管1和煤层之间的空隙流出。从而提高测量的准确性。并且通过多级分离，实现气水分离，可以避免气体流量测定时，液体对其测定结果的影响，使对富含水煤层测量时结果更加准确。

Claims

1.一种富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，其特征在于：包括钢管，钢管内设置出气通道和出水通道，出气通道内设置气水分离装置，气水分离装置后侧的出气通道连接有流量计，出水通道与储水箱连接。

2.如权利要求1所述的富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，其特征在于：所述出水通道为出水管，出气通道为出气管，所述流量计设置于出水管伸出钢管外的部分，储水箱连接于伸出钢管外的出水管末端。

3.如权利要求2所述的富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，其特征在于：所述钢管内径向设置定位钢板，定位钢板与钢管内腔截面形状相适配，定位钢板设置用于连接出气管的进气口和用于连接出水管的进水口。

4.如权利要求3所述的富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，其特征在于：所述气水分离装置包括位于进气口后侧的出气管进口处设置的十字挡板、位于进气口与十字挡板之间且固定连接于出气管内壁上的网状支撑体和支撑体上覆盖的气水分离膜。

5.如权利要求1-4任一项所述的富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，其特征在于：所述气水分离装置为设置于出气管内的、具有一定间隔的至少两个，相邻两气水分离装置之间的出气管部分连通辅助出水管，辅助出水管与储水箱连接。

6.如权利要求5所述的富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，其特征在于：所述储水箱为设置溢流阀的箱体，箱体的侧壁底部设置放水口，溢流阀包括均位于箱体内的控制杆和漂浮体，控制杆包括竖杆和竖杆顶部固设的横杆，漂浮***于横杆的端部，竖杆的底部对应放水口设置，控制杆与箱体侧壁滑动连接，并且箱体侧壁设置竖直的滑道，所述竖杆位于滑道内。

7.如权利要求6所述的富含水煤层钻孔瓦斯流量测试装置，其特征在于：所述出气管为钢制管材，出水管与辅助出水管均为软管。