CN215654747U - 一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置及*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置及***，包括储混砂仓和混携砂仓；储混砂仓顶部设有填砂与安全防护口和一号进液口，内部设有冲砂管，侧部设有二号进液口，底部设有储混砂仓出液口；混携砂仓顶部设有携砂液进液口以与储混砂仓出液口连通并在连通处设有控砂阀门，混携砂仓两端分别设有进液口和出液口；液体能在储混砂仓和混携砂仓内形成旋流进行混砂。本实用新型不需要外部动力源，能够实现高压端有效混砂、砂比可控、连续输砂、远程控制等，实现了煤矿井下自动混供砂连续加注石英砂，可应用于煤矿井下高压端水力加砂压裂、高压水射流、定向水力喷射等领域。
Description
技术领域
本实用新型属于煤岩层改造装备技术领域，具体涉及一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置及***。
背景技术
煤炭资源在我国能源结构中的主体地位短期内不会改变，但是随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭，机械化、智能化开采技术的不断进步，煤炭资源开采将向深部集约化开采的方向迈进。与浅部煤炭资源开采相比，深部煤炭资源开采面临着更加复杂的瓦斯治理和顶板管理技术难题，研发更加高效的装备和技术势在必行。目前煤矿井下水力压裂主要以清水压裂为主，压裂产生的裂缝容易闭合，影响水力压裂施工效果。虽然部分矿井开展了煤矿井下加砂压裂试验，但是低压端加砂要求压裂泵具备过砂能力，对施工条件和施工装备要求较高，高压端加砂无法实现高效混砂和连续加砂。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提供了一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置及***，以解决不需要外部动力源条件下高压端有效混砂、砂比可控、石英砂连续加注、气动远程控制等问题，实现煤矿井下自动混供砂连续加注石英砂。
为达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：
一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，包括储混砂仓和位于储混砂仓下方的混携砂仓；
所述储混砂仓顶部设有填砂与安全防护口和一号进液口，在储混砂仓内设有冲砂管且冲砂管上设有冲砂筛眼并位于填砂与安全防护口下方，冲砂管连通一号进液口；储混砂仓侧部设有二号进液口；一号进液口和二号进液口均能注入压裂液并在储混砂仓内形成旋流进行混砂；储混砂仓底部设有储混砂仓出液口；
所述混携砂仓顶部设有携砂液进液口以与所述储混砂仓出液口连通并在连通处设有控砂阀门；混携砂仓两端分别设有进液口和出液口，所述进液口、出液口和混携砂仓直径各不同以使液体在混携砂仓内形成旋流进行混砂。
本实用新型还包括如下技术特征：
可选地，所述储混砂仓顶部设有安全泄压口。
可选地，所述冲砂管为L形结构，冲砂管竖向段上端连通一号进液口，冲砂管横向段上设有所述冲砂筛眼，且冲砂管横向段位于填砂与安全防护口下方。
可选地，所述储混砂仓出液口有两个，携砂液进液口对应设有两个，且储混砂仓出液口与携砂液进液口一一对应，在储混砂仓出液口与携砂液进液口连接处均设有控砂阀门。
可选地，所述储混砂仓和混携砂仓均为横向布设的圆筒形密封仓体结构。
可选地，所述储混砂仓和混携砂仓承压能力大于60MPa。
一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂***，包括所述的混供砂装置，还包括压裂泵组，压裂泵组输出口通过高压管路分别连通至一号进液口、二号进液口和进液口。
可选地，所述压裂泵组输出口连通的高压管路通过四通分为三路以分别连通至一号进液口、二号进液口和进液口；在压裂泵组输出口连通的高压管路、一号进液口连通的高压管路、二号进液口连通的高压管路和进液口连通的高压管路上均设有控制阀门。
可选地，所述安全泄压口通过管路连通至循环水池。
可选地，所述出液口通过管路连通至压裂钻孔。
本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：
(1)本实用新型结构设计能形成压裂液的旋流扰动，进而实现了石英砂与压裂液的二次混合，在不需要任何外部动力源的条件下即可实现有效混砂。
(2)该装置可通过控砂阀门和混携砂仓进液量的调节实现加砂比例和加砂速度的有效控制，确保加砂效果，避免出现砂堵。
(3)该装置位于压裂泵组和压裂钻孔之间，携砂液不通过压裂泵组，降低了施工配套条件要求，提高了装置的适用性。
(4)该装置施工之前一次性按照设计参数将石英砂加注到储混砂仓内，可实现单个或者多个钻孔的石英砂连续加注。
(5)该装置耐压能力强，应用范围广阔。
附图说明
图1为本实用新型连续混供砂装置整体结构示意图。
图2为图1左视图。
图3为本实用新型连续混供砂***整体结构示意图。
附图标记含义：
1.储混砂仓，2.混携砂仓，3.压裂泵组，4.循环水池，5.高压管路，6.压裂钻孔；101.填砂与安全防护口，102.一号进液口，103.冲砂管，1031.冲砂筛眼，104.二号进液口，105.储混砂仓出液口，106.安全泄压口，201.携砂液进液口，202.进液口，203.出液口。
以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。
实施例1：
本实施例提供一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，如图1和图2所示，包括储混砂仓1和位于储混砂仓1下方的混携砂仓2。
储混砂仓1顶部设有填砂与安全防护口101和一号进液口102，在储混砂仓1内设有冲砂管103且冲砂管103上设有冲砂筛眼1031并位于填砂与安全防护口101下方，冲砂管103连通一号进液口102；储混砂仓1侧部设有二号进液口104；一号进液口102和二号进液口104均能注入压裂液并在储混砂仓1内形成旋流进行混砂；储混砂仓1底部设有储混砂仓出液口105。储混砂仓1进液口和出液口设置在不同的方向上从而实现石英砂的初步混合搅拌；储混砂仓1同时具备储集石英砂和混合搅拌石英砂的功能。
混携砂仓2顶部设有携砂液进液口201以与储混砂仓出液口105连通并在连通处设有控砂阀门；混携砂仓2两端分别设有进液口202和出液口203，进液口202、出液口203和混携砂仓2直径各不同以使液体在混携砂仓2内形成旋流进行混砂。高压水携带石英砂由储混砂仓1通过控砂阀门进入到混携砂仓2内，与混携砂仓2进液口的高压水混合，由于进液口直径、仓体直径以及出液口直径三者之间各不相同，高压水在混携砂仓2内形成紊流，从而实现石英砂的二次混合搅拌。
通过上述方案，高压密封状态下通过高压水在储混砂仓和混携砂仓内实现二级混砂，不需要任何外部动力源；并且通过控砂阀门能控制加砂压裂过程中石英砂的加注比例和加注速度。
储混砂仓1顶部设有安全泄压口106，用以在工作结束后进行泄压。
冲砂管103为L形结构，冲砂管103竖向段上端连通一号进液口102，冲砂管103横向段上设有冲砂筛眼1031，且冲砂管103横向段位于填砂与安全防护口101下方。
储混砂仓出液口105有两个，携砂液进液口201对应设有两个，且储混砂仓出液口105与携砂液进液口201一一对应，在储混砂仓出液口105与携砂液进液口201连接处均设有控砂阀门。
储混砂仓1和混携砂仓2均为横向布设的圆筒形密封仓体结构。
储混砂仓1和混携砂仓2承压能力大于60MPa。
实施例2：
本实施例给出一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂***，如图3所示，包括实施例1中的混供砂装置，还包括压裂泵组3，压裂泵组3输出口通过高压管路5分别连通至一号进液口102、二号进液口104和进液口202。
压裂泵组3输出口连通的高压管路通过四通分为三路以分别连通至一号进液口102、二号进液口104和进液口202；在压裂泵组3输出口连通的高压管路、一号进液口102连通的高压管路、二号进液口104连通的高压管路和进液口202连通的高压管路上均设有控制阀门。
安全泄压口106通过管路连通至循环水池4。
出液口203通过管路连通至压裂钻孔6。
实施例3：
本实施例给出一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂方法，包括以下步骤：
步骤一：在开始施工之前先将控砂阀门关闭，将填砂与安全防护口拆除，按照设计参数一次性将所需石英砂通过填砂与安全防护口加注到储混砂仓中，之后将填砂与安全防护口安装回原位；
步骤二：关闭一号进液口、二号进液口的阀门，打开混携砂仓的进液口的控制阀门，启动压裂泵组，向钻孔内注入高压水进行煤岩层造缝；
步骤三：造缝完成后开启控砂阀门，打开一号进液口、二号进液口的控制阀门，进行携砂液的加注；
进一步的为了控制石英砂加注速度，在加注初期可以选择两个控砂阀门中的一个开启，同时将混携砂仓的进液口的阀门全部打开；在加注后期可将两个控砂阀门全部打开，同时将混携砂仓的进液口的控制阀门部分关闭；
步骤四：待石英砂加注完成后，首先将混携砂仓的进液口的控制阀门全部打开，同时关闭一号进液口、二号进液口的控制阀门，之后关闭控砂阀门，进行压裂液(作为顶替液)的加注；
步骤五：顶替液加注完成后，关停压裂泵组，关闭压裂钻孔孔口的控制阀门，打开安全泄压口的控制阀门进行卸压，卸压完成后关闭安全泄压口的控制阀门；
步骤六：将压裂钻孔孔口装置连接至下一个压裂钻孔，重复步骤一到步骤五，进行下一钻孔的加砂压裂施工。
Claims (10)
1.一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，其特征在于，包括储混砂仓(1)和位于储混砂仓(1)下方的混携砂仓(2)；
所述储混砂仓(1)顶部设有填砂与安全防护口(101)和一号进液口(102)，在储混砂仓(1)内设有冲砂管(103)且冲砂管(103)上设有冲砂筛眼(1031)并位于填砂与安全防护口(101)下方，冲砂管(103)连通一号进液口(102)；储混砂仓(1)侧部设有二号进液口(104)；一号进液口(102)和二号进液口(104)均能注入压裂液并在储混砂仓(1)内形成旋流进行混砂；储混砂仓(1)底部设有储混砂仓出液口(105)；
所述混携砂仓(2)顶部设有携砂液进液口(201)以与所述储混砂仓出液口(105)连通并在连通处设有控砂阀门；混携砂仓(2)两端分别设有进液口(202)和出液口(203)，所述进液口(202)、出液口(203)和混携砂仓(2)直径各不同以使液体在混携砂仓(2)内形成旋流进行混砂。
2.如权利要求1所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，其特征在于，所述储混砂仓(1)顶部设有安全泄压口(106)。
3.如权利要求2所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，其特征在于，所述冲砂管(103)为L形结构，冲砂管(103)竖向段上端连通一号进液口(102)，冲砂管(103)横向段上设有所述冲砂筛眼(1031)，且冲砂管(103)横向段位于填砂与安全防护口(101)下方。
4.如权利要求2所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，其特征在于，所述储混砂仓出液口(105)有两个，携砂液进液口(201)对应设有两个，且储混砂仓出液口(105)与携砂液进液口(201)一一对应，在储混砂仓出液口(105)与携砂液进液口(201)连接处均设有控砂阀门。
5.如权利要求2所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，其特征在于，所述储混砂仓(1)和混携砂仓(2)均为横向布设的圆筒形密封仓体结构。
6.如权利要求2所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂装置，其特征在于，所述储混砂仓(1)和混携砂仓(2)承压能力大于60MPa。
7.一种煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂***，其特征在于，包括权利要求3至6任一权利要求所述的混供砂装置，还包括压裂泵组(3)，压裂泵组(3)输出口通过高压管路分别连通至一号进液口(102)、二号进液口(104)和进液口(202)。
8.如权利要求7所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂***，其特征在于，所述压裂泵组(3)输出口连通的高压管路通过四通分为三路以分别连通至一号进液口(102)、二号进液口(104)和进液口(202)；在压裂泵组(3)输出口连通的高压管路、一号进液口(102)连通的高压管路、二号进液口(104)连通的高压管路和进液口(202)连通的高压管路上均设有控制阀门。
9.如权利要求7所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂***，其特征在于，所述安全泄压口(106)通过管路连通至循环水池(4)。
10.如权利要求7所述的煤矿井下用封闭高压液动旋流连续混供砂***，其特征在于，所述出液口(203)通过管路连通至压裂钻孔。
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