[發明專利]一種高壓水與干冰聯合作用增透裝置及方法

有效

• 申請號: 201711075749.2
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107725102B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張春華;汪華君;杜菲
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/26
• 代理公司: 焦作加貝專利代理事務所(普通合伙) 41182
• 代理人: 馮新志

本發明公開了一種高壓水與干冰聯合作用增透裝置及方法，涉及高瓦斯低透氣性煤層瓦斯的強化抽采技術領域，供水管與水箱連接，供水管上安裝有供水閘閥和流量表，水箱的一側與壓裂泵連接，壓裂泵的上部設置有第一壓力表和卸壓閥，水箱的另一側通過三通連接有卸壓軟管和高壓膠管，卸壓軟管上安裝有第一卸壓閘閥，高壓膠管上設置有進水閘閥、第二壓力表、第二卸壓閘閥和孔口閘閥，高壓膠管與水力壓裂鉆孔連接，且水力壓裂鉆孔設置在煤層內，水力壓裂鉆孔內部前端設置有封孔材料，水力壓裂鉆孔內部后端設置有保溫封裝干冰。

技術領域

本發明涉及一種高壓水與干冰聯合作用增透裝置及方法，具體為高瓦斯低透氣性煤層瓦斯的強化抽采技術領域。

背景技術

中國的煤層普遍具有瓦斯高而透氣性低的特征，且隨著煤礦開采深度的增加，煤層的透氣性會進一步降低，不利于瓦斯的抽采和瓦斯災害防治。對于未卸壓的低透氣性煤層抽采瓦斯，往往需要借助一些強化增透措施，如：“深孔預裂爆破”、“氣體驅替”、“水力壓裂”等。受地質和生產條件限制，各種增透技術均有其優缺點和適用條件，如“深孔預裂爆破”威力大但是有可能誘發瓦斯爆炸，“氣體驅替”往往受到煤體原始透氣性低的影響。目前，“水力壓裂”增透在我國許多礦區應用較為廣泛，其工藝也在不斷完善中，如裂縫水阻塞瓦斯流動通道以及壓裂過程中水壓穩定性等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高壓水與干冰聯合作用增透裝置及方法，以解決上述背景技術中增透效果差、效果維持時間短和瓦斯內吸附瓦斯解吸難的難題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高壓水與干冰聯合作用增透裝置包括供水管1、供水閘閥2、流量表3、水箱4、第一壓力表5、壓裂泵6、卸壓閥7、進水閘閥8、第一卸壓閘閥9、卸壓軟管10、第二壓力表11、第二卸壓閘閥12、孔口閘閥13、高壓膠管14、煤層15、水力壓裂鉆孔16、封孔材料17和保溫封裝干冰18，供水管1與水箱4連接，供水管1上安裝有供水閘閥2和流量表3，水箱4的一側與壓裂泵6連接，壓裂泵6的上部設置有第一壓力表5和卸壓閥7，水箱4的另一側通過三通連接有卸壓軟管10和高壓膠管14，卸壓軟管10上安裝有第一卸壓閘閥9，高壓膠管14上設置有進水閘閥8、第二壓力表11、第二卸壓閘閥12和孔口閘閥13，高壓膠管14與水力壓裂鉆孔16連接，且水力壓裂鉆孔16設置在煤層15內，水力壓裂鉆孔16內部前端設置有封孔材料17，水力壓裂鉆孔16內部后端設置有保溫封裝干冰18。

作為優選，所述的保溫封裝干冰18包含保溫材料19、護管20、棉紗21、密封材料22、干冰23、端蓋24和氣孔25，干冰23設置在護管20內，護管20的內側設置有保溫材料19，干冰23的外側設置有密封材料22，且密封材料22的外側設置有棉紗21，棉紗21外側安裝有端蓋24，端蓋24上均布有數個氣孔25。

作為優選，所述的干冰23為碎塊狀，遇水即在水壓控制下迅速氣化和溶解，可輔助壓裂泵水力壓裂，又可協調補償較大裂隙生成時壓裂鉆孔內水壓突降，縮短壓裂時間。

作為優選，所述的保溫材料19為特制的管狀，兩端采用密封材料22和棉紗21封堵，配合安裝在護管20中。

作為優選，所述的密封材料22為粉狀，具有一定隔熱性和遇水速溶特性，在壓裂前為干冰保溫，在水力壓裂時迅速溶解使高壓水與干冰接觸。

作為優選，所述的端蓋24的表面為弧面狀且帶有多個氣孔，便于護管20在鉆孔中輸送，及時使高壓水與密封材料和干冰接觸。

本發明一種高壓水與干冰聯合作用增透方法包括以下步驟：

a.?根據實際測定的抽采半徑，在煤層中順煤層交替布置水力壓裂鉆孔16和瓦斯抽采鉆孔，瓦斯抽采鉆孔作為壓裂孔壓穿煤體的觀測孔；