[發明專利]一種井下注熱改造煤層物理特性的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710922729.8
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107701157A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 馮增朝;趙陽升;周動;趙東
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)14105
• 代理人: 楊耀田

1.一種井下注熱改造煤層物理特性的裝置，其特征在于：所述井下注熱改造煤層物理特性的裝置包括：煤礦中性水凈化-軟化器(1)、高壓水泵(2)、電加熱器(3)、封孔管(4)，所述煤礦中性水凈化-軟化器(1)通過管路(5)與所述高壓水泵(2)連接，所述高壓水泵(2)通過高壓管路(6)與所述電加熱器(3)連接，所述電加熱器(3)通過注熱管路(7)與所述封孔管(4)連接，所述封孔管(4)設置在煤層(9)的注熱鉆孔(8)中。

2.根據權利要求1所述的井下注熱改造煤層物理特性的裝置，其特征在于：所述電加熱器(3)承受壓力為50±5MPa，所述電加熱器(3)輸出的水蒸氣或過熱水溫度為150～300℃。

3.根據權利要求1所述的井下注熱改造煤層物理特性的裝置，其特征在于：所述高壓水泵(2)，電加熱器(3)，注熱管路(7)在300℃高溫條件下的額定壓力為30MPa。

4.根據權利要求1所述的井下注熱改造煤層物理特性的裝置，其特征在于：所述電加熱器(3)通過注熱管路(7)向所述封孔管(4)注水壓力與注水量，依據煤層埋深確定，它們之間的數學關系式為：

Q＝P×[Exp(-H)×L]×log(L/D)/A，

其中：Q為單位時間的注水量，P為過熱水或蒸汽壓力，H為煤層埋深，A為系數，L為鉆孔的裸孔長度或篩管長度，D為鉆孔的直徑。

5.根據權利要求1所述的井下注熱改造煤層物理特性的裝置，其特征在于：所述高壓水泵(2)為礦用柱塞泵。

6.根據權利要求1所述的井下注熱改造煤層物理特性的裝置，其特征在于：所述注熱管路(7)為耐高壓、高溫的管路。

7.采用權利要求1所述裝置的一種井下注熱改造煤層物理特性的方法，其特征在于：具體步驟如下：

①在煤巷中較為寬敞的部位，沿巷道壁依次布置：煤礦中性水凈化-軟化器(1)、高壓水泵(2)、電加熱器(3)，在煤層(9)中施工注熱鉆孔(8)，在注熱鉆孔(8)中設置封孔管(4)；

②采用管路(5)將煤礦中性水凈化-軟化器(1)與高壓水泵(2)連接，采用高壓管路(6)將高壓水泵(2)與電加熱器(3)連接，采用注熱管路(7)將電加熱器(3)與封孔管(4)連接；

③啟動高壓水泵(2)，根據公式Q＝P×[Exp(-H)×L]×log(L/D)/A，確定注水量與注水壓力之間的關系；

④利用高壓水泵(2)將水注滿電加熱器(3)、封孔管(4)，并維持1MPa低壓狀態；

⑤啟動電加熱器(3)，根據水溫度逐步升高注水壓力，直至水溫達到150～300℃，壓力達到15～50MPa，控制高壓水泵，達到恒壓工作；

⑥每隔8小時，從煤層(9)中取樣，進行力學強度檢測，達到要求時停止注熱。