[發明專利]一種氣相壓裂裝置

在審

• 申請號: 201410608705.1
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104389574A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 曹運興;張軍勝;田林;曹永恒;石玢;孫丙周;崔宏偉;蘇恒
• 申請（專利權）人: 河南神華能源工程有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于煤礦井下瓦斯綜合治理，特別是消突和瓦斯快速抽采的技術領域，涉及一種在瓦斯抽采前對煤層進行壓裂卸壓增透的設備。

背景技術

隨著煤礦開采深度的增加，瓦斯涌出量也隨之增大，高瓦斯礦井增多，特別是煤層透氣性差，瓦斯吸附性強的煤礦，使得瓦斯抽出難以進行，很難達到國家瓦斯治理“16字方針”中的“抽采達標”這一核心標準，給我國煤炭的安全生產帶來巨大威脅，嚴重制約著煤炭工業的可持續發展。

增強煤層裂隙，提高煤層的透氣性，進而增強提高煤層中瓦斯的解吸速度，理論上講不失為一種解決“抽采難”的方法。事實上，我國當前解決瓦斯抽采難這一“難題”，也是從“增強煤層裂隙，促進瓦斯解吸”的方面著手，如“深孔炸藥爆破壓裂”、“水力壓裂”等方法。

“深孔炸藥爆破壓裂”是利用炸藥爆炸時產生的高壓和沖擊波致煤體實現壓裂的。但炸藥所具有的一些特性，導致了其的壓裂效果并不好或不適合在煤礦井下使用。

水壓壓裂是最近幾年正在嘗試和摸索的另一種煤層壓裂方式，該方法與炸藥爆破壓裂一樣，均為增加煤層裂隙和驅趕瓦斯使之解吸，具有一定的效果，但也存在水壓壓裂升壓緩慢和壓裂時容易產生串流現象等缺點。

由于以上兩種壓裂方法的局限，目前絕大多數進行瓦斯抽采的煤礦不進行煤層壓裂，而是采用高密度鉆孔的方式抽采瓦斯氣，由于煤礦地質條件的限制，鉆孔很難打，即使如此，也不能將瓦斯抽盡快出，而且抽采成本過高。

從當前來看，我國雖已投入巨資，組織專業隊伍進行煤層壓裂的研究開發，但目前來看還無突破性進展，仍為我國煤炭領域瓦斯治理的關健性技術難題。

氣相壓裂是利用液態氣體再受熱時迅速氣化膨脹，從而對外做功的原理來工作的。其屬于低溫爆破，壓裂過程無火花，不會產生明火，在瓦斯礦井使用安全。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于低滲透煤層增透卸壓，瓦斯快速抽采，突出危險煤層壓裂卸壓消突、石門安全揭煤，井筒安全揭開煤層，煤礦開采，巖石開采，管道清堵等技術目的。氣相壓裂裝置能替代礦井開采中常用的炸藥等，從而避免明火爆炸引起瓦斯爆炸，實現礦井安全生產。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種氣相壓裂裝置，其特征在于：其包括緩沖器、充氣閥、增壓裝置、噴氣閥、壓裂管、密封圈和剪切片；所述緩沖器連接分別連接旋和在充氣閥和噴氣閥，再使用過程中起到連接和緩沖作用力的效果，減少對設備的發作用力。所述充氣閥和噴氣閥通過密封螺紋連接在壓裂管的兩個端部，充氣閥設有閥門和電極，通過閥門開啟和關閉實現氣相壓裂裝置的充裝，電極與主孔相連，通過螺紋和密封墊實現高壓密封，同時通過高性能絕緣材料和充氣閥相互絕緣。所述噴氣閥處根據不同的用途設置有多種噴氣通道，主要是噴氣通道的孔徑、方向以及整個噴氣通道的長度等因素來設計，噴氣閥的一端連接壓裂管，另一端通向壓裂鉆孔內部，噴氣閥和壓裂管設置有剪切片和密封圈，通過噴氣通道來實現高壓氣體射流的方向、作用時間和作用強度。

增壓裝置為電激活增壓裝置，該電激活增壓裝置包括增壓劑盛裝紙管、增壓劑和埋設在增壓劑內的電激活元件，電激活元件上連接有兩根引線，該兩根引線分別與電源兩極相連接；兩根引線中的一根引線穿過增壓劑盛裝紙管端部絕緣接頭上的引線孔與導電桿相連接，導電桿與電極引出體相連接，電極引出體上包裹有絕緣套和絕緣墊片，電極引出體和電源的一個電極相連接；兩根引線中的另一根引線與導電墊圈電連接，導電墊圈由銅制成，導電墊圈與電源的另一個電極電連接；導電墊圈與導電桿不接觸且；導電墊圈位于導電桿的朝向壓裂管的一側。

進一步的，導電桿將位于增壓劑盛裝紙管端部絕緣接頭上的引線孔的引線口封堵。

進一步的，電源兩極與發爆裝置相連接，該發爆裝置對壓裂裝置進行遠程控制。

進一步的，充氣閥內有充裝通道與壓裂管相通，充裝通道口裝有密封螺釘可以壓緊密封充裝通道。

進一步的，噴氣閥通向壓裂裝置外的一端具有若干個噴氣孔，噴氣孔呈等間距輻射狀排列，每個噴氣孔橫截面直徑由內到外逐漸減小，呈圓錐狀。

進一步的，剪切片厚度為3-5mm之間，密封圈設置在剪切片和壓裂管之間。

進一步的，壓裂管內充裝的為易于氣化的液態氣體。

本發明的有益效果為：