[發(fā)明專利]孔內(nèi)變頻振動(dòng)增透瓦斯抽采方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710985686.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107676127B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高明忠;張茹;劉強(qiáng);陳海亮;魯義強(qiáng);李安強(qiáng);汪文勇;彭高友;陸彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21B43/00;E21B28/00
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 郭萍

本發(fā)明提供了一種孔內(nèi)變頻振動(dòng)增透瓦斯抽采方法及裝置，該裝置包括變頻式超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、瓦斯抽采泵、瓦斯抽采管、電控箱、安裝殼，瓦斯抽采管的一端與瓦斯抽采泵相連、另一端具有多孔段，多孔段外壁上設(shè)有磁性層，安裝殼具有與瓦斯抽采管外壁形狀相匹配的電磁性弧面，超聲波換能器固定在安裝殼內(nèi)，電磁性弧面通過(guò)第一防爆導(dǎo)線串聯(lián)后通過(guò)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)與電控箱連接，超聲波換能器通過(guò)第二防爆導(dǎo)線串聯(lián)后與超聲波發(fā)生器連接，調(diào)節(jié)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)改變電流方可改變電磁性弧面的磁性，通過(guò)磁性層與電磁性弧面之間的吸引或排斥作用將安裝殼固定在瓦斯抽采管的多孔段上或鉆孔內(nèi)壁上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種孔內(nèi)變頻振動(dòng)增透瓦斯抽采方法及裝置。

背景技術(shù)

煤炭是人類的生產(chǎn)生活必不可缺的重要能量來(lái)源，煤炭的開(kāi)發(fā)及煤礦的安全問(wèn)題是能源安全中最重要的一環(huán)，煤礦安全生產(chǎn)一直是研究和關(guān)注的重點(diǎn)。我國(guó)煤層瓦斯含量普遍較高，高突礦井占礦井總數(shù)的44％，在國(guó)有重點(diǎn)煤礦中該比例更是高達(dá)72％。井下煤層賦存及開(kāi)采條件復(fù)雜，隨著開(kāi)采深度不斷加大，煤與瓦斯突出嚴(yán)重，危險(xiǎn)系數(shù)高，由于瓦斯突出引起的安全事故屢見(jiàn)不鮮。因此，必須采取行之有效的治理措施來(lái)降低突出瓦斯對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的不利影響。

目前，瓦斯抽采是煤礦治理瓦斯災(zāi)害的主要手段，也是充分利用瓦斯清潔能源的重要途徑。現(xiàn)場(chǎng)瓦斯抽采主要采用在密集布置的瓦斯抽采鉆孔內(nèi)插入瓦斯抽采管，利用孔外瓦斯抽采泵形成負(fù)壓對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽采。然而，由于煤體屬于多孔介質(zhì)，是天然的吸附劑，煤與瓦斯之間通過(guò)范德華力形成吸引勢(shì)，大量實(shí)驗(yàn)研究表明，煤體中90％以上的瓦斯是以吸附狀態(tài)存在的，只有少量處于承壓游離狀態(tài)。另外，由于抽采過(guò)程中無(wú)法形成有效的煤巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)和瓦斯運(yùn)移通道，再加上受到抽采設(shè)備、技術(shù)、人員操作等的影響，目前井下瓦斯抽采的效果很不理想，密集布置的瓦斯抽采鉆孔還造成資源與人力的浪費(fèi)，抽采瓦斯流量過(guò)低無(wú)法在地面得到有效利用，空排瓦斯又對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

CN106499366A公開(kāi)了一種微波與超聲波相協(xié)同的煤層氣強(qiáng)化開(kāi)采方法，該方法將微波天線和超聲波換能器送入地面井，并分別與微波發(fā)生器和超聲波發(fā)生器連接，打開(kāi)微波發(fā)生器和超聲波發(fā)生器，通過(guò)彈性波擾動(dòng)媒體，同時(shí)，微波加熱促進(jìn)煤層氣解吸并在煤層內(nèi)催生出孔裂隙，煤層氣在微波和超聲波的協(xié)同作用下向地面井運(yùn)移，最后抽采煤層氣。雖然該方法能在一定程度上強(qiáng)化煤層氣的抽采，但仍然存在以下不足之處有待改進(jìn)：①該方法在地面井中設(shè)置了套管，套管內(nèi)設(shè)有抽采管，套管和抽采管的前端位于煤層中部，抽采時(shí)，煤層氣從煤層進(jìn)入地面井，然后從套管的下端進(jìn)入抽采管而被抽采至地面，由于煤層氣只有經(jīng)過(guò)抽采管的前端才能被抽采至地面，而抽采管的前端位于煤層中部，因而該方法只能對(duì)抽采管前端這一局部范圍實(shí)現(xiàn)有效的抽采，同時(shí)由于地面井與套管的上端之間、套管與抽采管的上端之間未采取封閉措施，在抽采過(guò)程中，從煤層運(yùn)移至地面井的煤層氣會(huì)從地面井和套管的上端逸出，這些都會(huì)造成抽采效率過(guò)低，瓦斯溢出還會(huì)造成環(huán)境污染。②該方法中，超聲波換能器通過(guò)線纜懸掛在套管內(nèi)并與地面井之外的超聲波發(fā)生器連接，微波天線通過(guò)線纜懸掛在套管內(nèi)并與地面井之外的微波發(fā)生器、矩形波導(dǎo)和波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器連接，這種設(shè)置超聲波換能器和微波天線的方式只適用于向下設(shè)置的鉆孔，由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)超聲波換能器和微波天線在鉆孔內(nèi)的固定，對(duì)于垂直向上、傾斜向上的鉆孔都不適用，因而該方法的適用范圍非常局限。有鑒于此，為了更有效地提高煤層瓦斯抽采效率和強(qiáng)化瓦斯抽采效果，研發(fā)出具有更高抽采效率和適用性更廣的瓦斯抽采裝置與技術(shù)實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供孔內(nèi)變頻振動(dòng)增透瓦斯抽采方法及裝置，以有效提高瓦斯抽采效率，同時(shí)提高瓦斯抽采裝置和方法的適用性。

本發(fā)明提供的孔內(nèi)變頻振動(dòng)增透瓦斯抽采裝置，包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、瓦斯抽采泵、瓦斯抽采管，其特征在于還包括氣體流量計(jì)、封孔管、電控箱、安裝殼，超聲波發(fā)生器為變頻式超聲波發(fā)生器，超聲波換能器至少為3個(gè)且位于鉆孔內(nèi)，超聲波發(fā)生器、電控箱、瓦斯抽采泵和氣體流量計(jì)位于鉆孔外的巷道內(nèi)；