CN204402457U - 一种气相压裂装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种气相压裂装置。该装置可以调整压力和***速度，其包括缓冲器、喷气阀、增压装置、充气阀、压裂管、密封圈、剪切片。充气阀和喷气阀通过密封螺纹连接在压裂管的两个端部。充气阀设有阀门和电极，通过阀门开启和关闭实现气相压裂装置的充装，电极与主孔相连，通过螺纹和密封垫实现高压密封，同时通过高性能绝缘材料和充气阀相互绝缘。使用本实用新型对预开采煤层进行压裂，增加煤层裂隙和驱赶出煤层吸附的瓦斯，从而有利于对瓦斯进行抽采和消除煤与瓦斯突出危险性。使用中无明火产生，避免了传统的***和******产生的明火***。具有安全高效易管理等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿井下瓦斯综合治理，特别是消突和瓦斯快速抽采的技术领域，涉及一种在瓦斯抽采前对煤层进行压裂卸压增透的设备。
背景技术
随着煤矿开采深度的增加，瓦斯涌出量也随之增大，高瓦斯矿井增多，特别是煤层透气性差，瓦斯吸附性强的煤矿，使得瓦斯抽出难以进行，很难达到国家瓦斯治理“16字方针”中的“抽采达标”这一核心标准，给我国煤炭的安全生产带来巨大威胁，严重制约着煤炭工业的可持续发展。
增强煤层裂隙，提高煤层的透气性，进而增强提高煤层中瓦斯的解吸速度，理论上讲不失为一种解决“抽采难”的方法。事实上，我国当前解决瓦斯抽采难这一“难题”，也是从“增强煤层裂隙，促进瓦斯解吸”的方面着手，如“深孔******压裂”、“水力压裂”等方法。
“深孔******压裂”是利用******时产生的高压和冲击波致煤体实现压裂的。但***所具有的一些特性，导致了其的压裂效果并不好或不适合在煤矿井下使用。
水压压裂是最近几年正在尝试和摸索的另一种煤层压裂方式，该方法与******压裂一样，均为增加煤层裂隙和驱赶瓦斯使之解吸，具有一定的效果，但也存在水压压裂升压缓慢和压裂时容易产生串流现象等缺点。
由于以上两种压裂方法的局限，目前绝大多数进行瓦斯抽采的煤矿不进行煤层压裂，而是采用高密度钻孔的方式抽采瓦斯气，由于煤矿地质条件的限制，钻孔很难打，即使如此，也不能将瓦斯抽尽快出，而且抽采成本过高。
从当前来看，我国虽已投入巨资，组织专业队伍进行煤层压裂的研究开发，但目前来看还无突破性进展，仍为我国煤炭领域瓦斯治理的关健性技术难题。
气相压裂是利用液态气体再受热时迅速气化膨胀，从而对外做功的原理来工作的。其属于低温***，压裂过程无火花，不会产生明火，在瓦斯矿井使用安全。
实用新型内容
为解决深孔******压裂和水压压裂中压裂效果不好，且压裂抽采成本 过高的技术问题，本实用新型提供了一种气相压裂装置，可适用于低渗透煤层增透卸压，瓦斯快速抽采，突出危险煤层压裂卸压消突、石门安全揭煤，井筒安全揭开煤层，煤矿开采，岩石开采，管道清堵等技术目的，且该气相压裂装置能替代矿井开采中常用的***等，从而避免明火***引起瓦斯***，实现矿井安全生产。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种气相压裂装置，其特征在于：其包括缓冲器、充气阀、增压装置、喷气阀、压裂管、密封圈和剪切片；所述缓冲器连接分别旋合连接在充气阀和喷气阀，再使用过程中起到连接和缓冲作用力的效果，减少对设备的发作用力。所述充气阀和喷气阀通过密封螺纹连接在压裂管的两个端部，充气阀设有阀门和电极，通过阀门开启和关闭实现气相压裂装置的充装，电极与主孔相连，通过螺纹和密封垫实现高压密封，同时通过高性能绝缘材料和充气阀相互绝缘。所述喷气阀处根据不同的用途设置有多种喷气通道，主要是喷气通道的孔径、方向以及整个喷气通道的长度等因素来设计，喷气阀的一端连接压裂管，另一端通向压裂钻孔内部，喷气阀和压裂管设置有剪切片和密封圈，通过喷气通道来实现高压气体射流的方向、作用时间和作用强度；缓冲器内置的缓冲件为弹簧或者橡胶缓冲，缓冲器为双向缓冲器；充气阀与缓冲器连接为粗螺纹连接，螺纹牙数大于6，充气阀的外径小于等于缓冲器的外径。
增压装置为电激活增压装置，该电激活增压装置包括增压剂盛装纸管、增压剂和埋设在增压剂内的电激活元件，电激活元件上连接有两根引线，该两根引线分别与电源两极相连接；两根引线中的一根引线穿过增压剂盛装纸管端部绝缘接头上的引线孔与导电杆相连接，导电杆与电极引出体相连接，电极引出体上包裹有绝缘套和绝缘垫片，电极引出体和电源的一个电极相连接；两根引线中的另一根引线与导电垫圈电连接，导电垫圈由铜制成，导电垫圈与电源的另一个电极电连接；导电垫圈与导电杆不接触且；导电垫圈位于导电杆的朝向压裂管的一侧；与充气阀电极相连的引线通过绝缘电极和充气阀的主接线孔相连，主接线孔与整个压裂装置绝缘；另一引线通过充气阀与充气阀副接线孔相连接，副接线空与整个压裂装置导通；喷气阀为自反冲结构；喷气阀的外径小于等于压裂装置整体外径，通过螺纹与缓冲器连接，喷气阀的长度200mm-18000mm，喷气通道直 径为8mm-50mm。
进一步的，导电杆将位于增压剂盛装纸管端部绝缘接头上的引线孔的引线口封堵。
进一步的，电源两极与发爆装置相连接，该发爆装置对压裂装置进行远程控制。
进一步的，充气阀内有充装通道与压裂管相通，充装通道口装有密封螺钉可以压紧密封充装通道。
进一步的，喷气阀通向压裂装置外的一端具有若干个喷气孔，喷气孔呈等间距辐射状排列，每个喷气孔横截面直径由内到外逐渐减小，呈圆锥状。
进一步的，剪切片厚度为3-5mm之间，密封圈设置在剪切片和压裂管之间。
进一步的，压裂管内充装的为易于气化的液态气体。
本实用新型的有益效果为：
(1)压裂时无火花，不会产生明火而引发瓦斯***；(2)启动压力可控；(3)无水相，不会对储层造成水敏水锁伤害；(4)无残渣，不会对储层和支撑裂缝渗透率造成残渣伤害；(5)有效增加煤层的透气性，提高煤层中瓦斯的游离状况，进而充分提高煤矿井下现有瓦斯抽采***的瓦斯抽采效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1、压裂管；2、充气阀；3、喷气阀；4、充气阀门；5、电极；6、增压装置；7、导电杆；8、电极引出体；9、密封圈；10、剪切片；11、缓冲器；12、缓冲垫(a)；13、缓冲体；14、缓冲垫(b)15、缓冲接头。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
如图1所示，本实施例的气相压裂装置包括压裂管1、充气阀2、喷气阀3、密封圈9剪切片10、缓冲器11；充气阀2和喷气阀3分别旋合在压裂管4的两端，充气阀2上设置有通向压裂管1的充装通道，喷气阀3上设置有喷气通道，喷气通道一端通向压裂管1的充装腔，另一端通向压裂装置外，喷气通道通向压裂装置外的一端具有若干个朝向不同方向的喷气孔，喷气阀3的喷气通道与压裂 管1的充装腔间密封设置有剪切片10，压裂管1的充装腔内设置有增压装置6，增压装置6端部连接导电杆7，导电杆7与电极引出体8相连接，电极引出体上包裹有绝缘套9，剪切片3在增压装置将充装到压裂管充装腔内的液态气体增压气化并膨胀到一定压力时破裂。
使用时，从压裂装置的充气阀2注入液态气体，由于压裂管两端均己封堵，液体不会流出。当装到设定的量后将压裂装置装入打好的钻孔中，用引线将压裂管的电极接通，用蓄电池或矿用发爆器将主体内的化学材料激活，由于温度升高，压裂装备内的液体迅速升温、汽化、当压力达到设定压力时，剪切片10断裂，压力通过喷气阀3上的喷气孔向钻孔周围高速喷出，对煤层做功，使之产生裂隙。与***相比，具有低温、缓压的效果，故破坏性大大减小。
本实用新型在工作时无火花产生，避免了瓦斯的***性，避免了因传统火工品***所引发的重特大瓦斯事故，提高了煤矿开采的安全性。
Claims (10)
1.一种气相压裂装置，其特征在于：包括缓冲器、充气阀、增压装置、喷气阀、压裂管、密封圈和剪切片；所述缓冲器分别旋合连接充气阀和喷气阀，在使用过程中起到连接和缓冲作用力的效果，所述充气阀和喷气阀通过密封螺纹连接在压裂管的两个端部，充气阀设有阀门和电极，通过阀门开启和关闭实现气相压裂装置的充装，电极与主孔相连，通过螺纹和密封垫实现高压密封，同时通过高性能绝缘材料和充气阀相互绝缘；所述喷气阀处设置有多种喷气通道，喷气阀的一端连接压裂管，另一端通向压裂钻孔内部，喷气阀和压裂管设置有剪切片和密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种气相压裂装置，其特征在于：缓冲器内置的缓冲件为弹簧或者橡胶缓冲，缓冲器为双向缓冲器。
3.根据权利要求1所述的一种气相压裂装置，其特征在于：充气阀与缓冲器连接为粗螺纹连接，螺纹牙数大于6，充气阀的外径小于等于缓冲器的外径。
4.根据权利要求1所述的一种气相压裂装置，其特征在于：所述增压装置为电激活增压装置，该电激活增压装置包括增压剂盛装纸筒、增压剂和预埋在增压剂内的激活元件，所述激活元件上连接有两根引线，这两根引线分别与电源两极相连接。
5.根据权利要求4所述的一种气相压裂装置，其特征在于：所述两根引线中的一根引线穿过增压剂盛装纸筒端部绝缘木质或橡胶接头上的引线孔与充气阀电极相连，另一引线连接增压装置上导电密封圈。
6.根据权利要求4所述的一种气相压裂装置，其特征在于：所述与充气阀电极相连的引线通过绝缘电极和充气阀的主接线孔相连，主接线孔与整个压裂装置绝缘；另一引线通过充气阀与充气阀副接线孔相连接，副接线空与整个压裂装置导通。
7.根据权利要求1所述的一种气相压裂装置，其特征在于：喷气阀为自反冲结构；喷气阀的外径小于等于压裂装置整体外径，通过螺纹与缓冲器连接，喷气阀的长度200mm-18000mm，喷气通道直径为8mm-50mm。
8.根据权利要求4所述的一种气相压裂装置，其特征在于：还包括电极导电杆，电极导电杆将引线孔的位于增压剂盛装纸筒端部绝缘接头上的引线口封堵。
9.根据权利要求4所述的一种气相压裂装置，其特征在于：所述电源两极与发爆装置相连接，该发爆装置对压裂装置进行远程控制。
10.根据权利要求1所述的一种气相压裂装置，其特征在于：所述充气阀内有充装通道与压裂管相通，充装通道口装有密封螺钉可以压紧密封充装通道；所述喷气阀通向压裂装置外的一端具有若干个喷气孔，所述喷气孔呈等间距辐射状排列，所述每个喷气孔横截面直径由内到外逐渐减小，呈圆锥状；所述剪切片厚度为3-5mm之间，所述密封圈设置在剪切片和压裂管之间；所述压裂管内充装的为易于气化的液态气体。
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| CN201420648695.XU CN204402457U (zh) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 一种气相压裂装置 |
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| CN (1) | CN204402457U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104389574A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-04 | 河南神华能源工程有限公司 | 一种气相压裂装置 |
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2014
- 2014-10-31 CN CN201420648695.XU patent/CN204402457U/zh active Active
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