[發(fā)明專利]煤礦水力壓裂用擺動式連續(xù)加注支撐劑裝置及加注方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811093252.8
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109372488B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙繼展;鄭凱歌;張儉;陳志勝;孫四清;陳冬冬;龍威成;賈秉義;方秦月
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;B01F11/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

一種煤礦水力壓裂用擺動式連續(xù)加注支撐劑裝置及加注方法，包含并聯(lián)的至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)、高壓泵組和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)操作臺，所述至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)連接至高壓泵組和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)操作臺從而接收高壓的壓裂液、控制信號并提供監(jiān)測信號，所述至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)連接至水力壓裂鉆孔作業(yè)煤層的壓裂鉆孔，所述至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)可包含第一支撐劑混合加注系統(tǒng)和第二支撐劑混合加注系統(tǒng)；本發(fā)明解決遠(yuǎn)程控制、高壓側(cè)支撐劑自主加入、自動混合、壓裂過程支撐劑連續(xù)加注等問題，實現(xiàn)煤礦井下遠(yuǎn)程可控連續(xù)加注支撐劑水力壓裂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦井下煤、巖層鉆孔水力壓裂的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦水力壓裂用擺動式連續(xù)加注支撐劑裝置及加注方法。

背景技術(shù)

我國多數(shù)煤層碎軟、低滲、瓦斯含量高，難抽采。水力壓裂做為一種儲層增透、強(qiáng)化抽采措施，以其壓裂范圍大、增透效果顯著等優(yōu)點得到了的廣泛關(guān)注和規(guī)模化應(yīng)用。現(xiàn)有煤礦井下水力壓裂主要是采用高壓泵將高壓水注入煤層(或巖層)，在煤層(或巖層)內(nèi)部產(chǎn)生大于自身破裂壓力的張應(yīng)力，在薄弱的地方開始破損，裂縫延伸，改善儲層滲透性(或形成新的滲流通道)，提高抽采效率。但在地層應(yīng)力的作用下，壓裂形成的裂隙通道，在壓裂后會發(fā)生閉合，甚至完全壓實，影響增透效果，尤其是隨著煤礦開采深度的增加，地層應(yīng)力增加，該現(xiàn)象更為明顯。在壓裂過程中加注支撐劑是克服壓裂裂縫閉合的有效措施，但是由于當(dāng)前煤礦井下采用的壓裂泵工作介質(zhì)只能是清水，還無法實現(xiàn)加注支撐劑壓裂。

為此，本發(fā)明的設(shè)計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗和成果，研究設(shè)計出一種煤礦水力壓裂用擺動式連續(xù)加注支撐劑裝置及加注方法，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦水力壓裂用擺動式連續(xù)加注支撐劑裝置及加注方法，解決遠(yuǎn)程控制、高壓側(cè)支撐劑自主加入、自動混合、壓裂過程支撐劑連續(xù)加注等問題，實現(xiàn)煤礦井下遠(yuǎn)程可控連續(xù)加注支撐劑水力壓裂。

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種煤礦水力壓裂用擺動式連續(xù)加注支撐劑裝置，包含并聯(lián)的至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)、高壓泵組和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)操作臺，所述至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)連接至高壓泵組和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)操作臺從而接收高壓的壓裂液、控制信號并提供監(jiān)測信號，所述至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)連接至水力壓裂鉆孔作業(yè)煤層的壓裂鉆孔，所述至少兩個支撐劑混合加注系統(tǒng)可包含第一支撐劑混合加注系統(tǒng)和第二支撐劑混合加注系統(tǒng)，其特征在于：

第一支撐劑混合加注系統(tǒng)和第二支撐劑混合加注系統(tǒng)包含支撐劑加注器、擺動式混砂倉、攜砂注入倉、架臺和驅(qū)動電機(jī)，所述擺動式混砂倉可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置于架臺上，所述驅(qū)動電機(jī)固定于架臺且通過倉外曲軸與擺動式混砂倉連接從而為擺動式混砂倉提供擺動的外動力，所述支撐劑加注器設(shè)置于擺動式混砂倉上以提供支撐劑的加注操作，所述攜砂注入倉連接于擺動式混砂倉的下部以接收混合后加注液體。

其中：所述支撐劑加注器至少包括支撐劑儲倉和放砂裝置，所述擺動式混砂倉包括混砂倉室，所述支撐劑儲倉的上端設(shè)有填砂口，所述混砂倉室下端連接于混砂倉室的進(jìn)砂口且設(shè)有連通于進(jìn)砂口的下開口，所述放砂裝置位于支撐劑儲倉的下開口內(nèi)以控制與進(jìn)砂口的連通，所述混砂倉室的上端還設(shè)有進(jìn)液口，所述混砂倉室的下端設(shè)有多個出液口，各出液口設(shè)有第二高壓截流閥，所述攜砂注入倉設(shè)有倉體，所述倉體的上端設(shè)有多個對應(yīng)所述出液口的攜砂液進(jìn)口，所述倉體的一端設(shè)有進(jìn)水口，另一端設(shè)有攜砂出水口。

其中：所述支撐劑儲倉設(shè)有第一電磁動力閥，所述第一電磁動力閥通過連桿組連接至放砂裝置以控制放砂裝置對下開口與進(jìn)砂口的連通開度，進(jìn)而控制壓裂支撐劑加注入混砂倉室的規(guī)模，所述進(jìn)砂口設(shè)有第一高壓截流閥和第二電磁動力閥，所述第一高壓截流閥位于進(jìn)砂口內(nèi)，所述第二電磁動力閥連接至第一高壓截流閥以控制其開關(guān)，實現(xiàn)混砂倉室的進(jìn)砂口的高壓密封。