[發明專利]一種能實現分期凍結的凍結器及分期凍結方法

有效

• 申請號: 202010134041.5
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111365001B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 趙玉明;周華群;李功洲;李方政;王恒;王婧娟;楊明紅;張基偉
• 申請（專利權）人: 北京中煤礦山工程有限公司
• 主分類號: E21D1/14
• 分類號: E21D1/14
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 王道川

1.一種能實現分期凍結的凍結器，其特征在于，包括配液圈（1）、集液圈（2）、三通、凍結管（3）、上段凍結供液及下段凍結回液管（4）和下段凍結供液管（5），所述上段凍結供液及下段凍結回液管（4）和所述下段凍結供液管（5）的底端沿所述凍結管（3）的軸線伸入到所述凍結管（3）內部，所述上段凍結供液及下段凍結回液管（4）和所述下段凍結供液管（5）的上端伸出所述凍結管（3）密封的頂端；所述下段凍結供液管（5）的底端與所述凍結管（3）底部的距離小于所述上段凍結供液及下段凍結回液管（4）與所述凍結管（3）底部的距離；所述配液圈（1）的配液出口通過配液管（1-1）與所述下段凍結供液管（5）的上端流體導通，在所述配液管（1-1）上安裝有第一閥門（8），所述配液圈（1）與所述第一閥門（8）之間的所述配液管（1-1）與所述三通的三通第一端（12-1）流體導通，在所述三通第一端（12-1）上安裝有三通第一閥門（9）；所述凍結管（3）的上端安裝有上段凍結回液管（6），所述上段凍結回液管（6）的一端與所述凍結管（3）流體導通，所述上段凍結回液管（6）的另一端通過集液管（2-1）與所述集液圈（2）的集液流入口流體導通；在所述集液管（2-1）上安裝有第二閥門（11），所述集液圈（2）與所述第二閥門（11）之間的所述集液管（2-1）與所述三通的三通第二端（12-2）流體導通，在所述三通第二端（12-2）上安裝有三通第二閥門（10）；所述三通第三端（12-3）與所述上段凍結供液及下段凍結回液管（4）的頂端流體導通；

通過調整第一閥門（8）、第二閥門（11）、三通第一閥門（9）和三通第二閥門（10）的打開和關閉狀態，實現對地層的分期凍結，包括進行上段凍結、進行下段凍結、進行上下段同時凍結、以及進行下段積極凍結的同時上段維護凍結。

2.根據權利要求1所述的能實現分期凍結的凍結器，其特征在于，所述下段凍結供液管（5）的底端與所述凍結管（3）底部的距離與所述上段凍結供液及下段凍結回液管（4）與所述凍結管（3）底部的距離二者之差大于或等于50m。

3.根據權利要求1所述的能實現分期凍結的凍結器，其特征在于，所述配液管（1-1）遠離所述配液圈（1）的一端上安裝有進水測溫管（13），所述第一閥門（8）位于所述進水測溫管（13）與所述配液圈（1）之間的所述配液管（1-1）上；所述集液管（2-1）遠離所述集液圈（2）的一端上安裝有回水測溫管（14），所述第二閥門（11）位于所述回水測溫管（14）與所述集液圈（2）之間的所述集液管（2-1）上；所述凍結管（3）的上端還安裝有備用測量管（15），所述備用測量管（15）上安裝有備用閥門，所述備用測量管（15）與所述凍結管（3）流體導通。

4.根據權利要求1所述的能實現分期凍結的凍結器，其特征在于，所述凍結管（3）的底端安裝有凍結管底錐；所述下段凍結供液管（5）的底部與所述凍結管底錐之間設有供液管支撐（7）；所述供液管支撐（7）的一端抵頂在所述凍結管底錐上，所述供液管支撐（7）的另一端抵頂在所述下段凍結供液管（5）的底部；所述供液管支撐（7）的長度為0.3m-2m。

5.分期凍結的方法，其特征在于，采用權利要求1-4任一所述的能實現分期凍結的凍結器，通過調整第一閥門（8）、第二閥門（11）、三通第一閥門（9）和三通第二閥門（10）的打開和關閉狀態，實現對地層進行分期凍結；分期凍結包括如下方法步驟：進行上段凍結，進行下段凍結，上下段同時凍結，以及下段積極凍結的同時上段維護凍結。

6.根據權利要求5所述的分期凍結的方法，其特征在于，進行上段凍結時，打開三通第一閥門（9）和第二閥門（11），關閉第一閥門（8）和三通第二閥門（10），使得低溫鹽水由配液圈（1）依次通過三通第一端（12-1）、三通第三端（12-3），流入上段凍結供液及下段凍結回液管（4），進入分期凍結分界面，再沿凍結管（3）的環形空間上升，再依次經過上段凍結回液管（6）、集液管（2-1）流回集液圈（2），實現上段凍結。