[實(shí)用新型]一種超聲激勵(lì)與水力割縫一體化裝置、復(fù)合強(qiáng)化瓦斯抽采系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820160284.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207813598U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋超;王鵬;王蘇健;鄧增社;黃克軍;黃欣;王寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/26
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/26;E21B43/16;E21B7/18;E21F7/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 齊書(shū)田

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超聲激勵(lì)與水力割縫一體化裝置、復(fù)合強(qiáng)化瓦斯抽采系統(tǒng)，包括套管，套管頂部固定有水力割縫鉆頭，水力割縫鉆頭的周向上設(shè)有若干水力割縫鉆頭射流孔，套管底部通過(guò)高壓軟管連接至高壓泵，水力割縫鉆頭的下部設(shè)置有超聲波換能器，且超聲波換能器套設(shè)在套管上，所述超聲波換能器通過(guò)電纜連接至超聲波發(fā)生器。本實(shí)用新型通過(guò)超聲激勵(lì)與水力割縫的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了兩種單項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效促進(jìn)煤層瓦斯解吸，提高煤層滲透率，解決礦井瓦斯抽采技術(shù)難題，且適用于各種復(fù)雜地質(zhì)條件，應(yīng)用范圍較廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及煤礦瓦斯治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲激勵(lì)與水力割縫一體化裝置、復(fù)合強(qiáng)化瓦斯抽采系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)煤層瓦斯賦存地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層滲透率低、瓦斯含量高，導(dǎo)致瓦斯難于抽采，嚴(yán)重制約了礦井的安全高效回采，同時(shí)，我國(guó)煤層氣埋深2000m 以?xún)?nèi)的儲(chǔ)量約3.146×10¹³m³，該部分資源的開(kāi)發(fā)利用既可以有效降低大氣溫室效應(yīng)，又可以降低煤礦瓦斯災(zāi)害。

為了高效抽采煤層瓦斯，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量的煤層瓦斯激勵(lì)開(kāi)采技術(shù)研究，主要包括：人工造穴、水力割縫、水力壓裂、注氣和物理場(chǎng)激勵(lì)等，但各種單項(xiàng)技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，不能滿足各種各樣的復(fù)雜瓦斯地質(zhì)條件。

超聲波在促進(jìn)煤層瓦斯解吸擴(kuò)散方面，其作用機(jī)理主要是超聲波的機(jī)械振動(dòng)、熱效應(yīng)作用。首先，超聲波在煤體內(nèi)傳播過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，煤體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生位移并易破碎，使煤體中產(chǎn)生新的裂縫網(wǎng)，造成煤的裂隙和孔隙增多，有利于煤層氣的擴(kuò)散和滲流；其次，實(shí)驗(yàn)表明，聲波熱效應(yīng)可以促進(jìn)瓦斯解吸擴(kuò)散，降低煤對(duì)瓦斯的吸附能力。但受機(jī)械波特性限制，超聲波在煤體內(nèi)的傳播衰減速度快，因此其造縫效果有限。

水力割縫技術(shù)利用高壓水射流切割一條具有一定寬度和厚度的水平卸壓槽，形成煤體裂隙通道，但伴隨著裂隙形成的過(guò)程，大量的壓裂水進(jìn)入到煤體的裂隙通道內(nèi)，水浸潤(rùn)煤體后，堵塞煤體內(nèi)微觀孔隙，不利于瓦斯解吸，同時(shí)煤體裂隙通道內(nèi)的水也阻礙了煤層瓦斯的擴(kuò)散。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種超聲激勵(lì)與水力割縫一體化裝置、復(fù)合強(qiáng)化瓦斯抽采系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型通過(guò)超聲激勵(lì)與水力割縫技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，不僅能夠解決各個(gè)單項(xiàng)技術(shù)存在的問(wèn)題，而且能夠進(jìn)一步提高瓦斯抽采效果。一方面超聲波借助水媒介能夠得到有效傳播，利于提高水力割縫后煤體微裂隙的進(jìn)一步拓展；另一方面，超聲波能夠有效解除水封現(xiàn)象，破碎霧化煤體裂隙內(nèi)的水分，疏通瓦斯裂隙通道，有利于瓦斯的擴(kuò)散。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種超聲激勵(lì)與水力割縫一體化裝置，包括套管，套管頂部固定有水力割縫鉆頭，水力割縫鉆頭的周向上設(shè)有若干水力割縫鉆頭射流孔，套管底部通過(guò)高壓軟管連接至高壓泵，水力割縫鉆頭的下部設(shè)置有超聲波換能器，且超聲波換能器套設(shè)在套管上，所述超聲波換能器通過(guò)電纜連接至超聲波發(fā)生器。

進(jìn)一步地，超聲波換能器內(nèi)側(cè)與套管外側(cè)之間設(shè)有滾珠軸承。

進(jìn)一步地，套管外側(cè)設(shè)有螺紋。

進(jìn)一步地，包括設(shè)置在煤層上的措施鉆孔，水力割縫鉆頭及超聲波換能器設(shè)置在措施鉆孔中，措施鉆孔的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有抽采鉆孔，抽采鉆孔中設(shè)置有瓦斯抽采管路，瓦斯抽采管路的底部連接有瓦斯輸送管路。

進(jìn)一步地，瓦斯抽采管路上設(shè)置有采樣口，采樣口上設(shè)置有截止閥。

進(jìn)一步地，瓦斯抽采管路的底部通過(guò)法蘭盤(pán)連接有瓦斯輸送管路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果：