[發明專利]一種煤礦水力壓裂氣控多路并聯加砂系統及使用方法

有效

• 申請號: 202011082974.0
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112253075B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 賈秉義;董瑞剛;趙繼展;李平;孫四清;陳建;陳志勝;陳勇;鄭凱歌;張盛
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司;淮南礦業（集團）有限責任公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21F7/00
• 代理公司: 重慶上義眾和專利代理事務所(普通合伙) 50225
• 代理人: 譚勇

本發明涉及一種煤礦水力壓裂氣控多路并聯加砂系統及使用方法，加砂系統包括遠程控制系統、高壓加砂裝置、壓裂泵、故障排查及處理系統、氣動控制面板四、氣動控制面板五。高壓加砂裝置包括混骨料倉、加骨料倉、安全閥、氣動加砂閥、氣動泄壓閥。混骨料倉與加骨料倉并聯設置，二者通過氣動加砂閥連接，氣動泄壓閥安裝在混骨料倉上，壓裂泵分別與混骨料倉的注水口、加骨料倉的進水口、氣動控制面板四的進水口連接，加骨料倉的出水口與氣動控制面板四的出水口均通過氣動控制面板五與鉆孔連接。壓裂泵與混骨料倉之間形成了攜砂液通道，壓裂泵與加骨料倉之間形成了前置液加注通道，壓裂泵與氣動控制面板四之間形成了事故排查與處理通道，三個通道并聯設置。本發明降低了煤礦井下水力壓裂加砂對作業現場配備條件的要求，操作簡單、作業過程安全可靠、可實現連續加注支撐劑。

技術領域

本發明涉及煤礦井下瓦斯抽采鉆孔水力壓裂領域，尤其涉及一種煤礦水力壓裂氣控多路并聯加砂系統及使用方法。

背景技術

受多期構造運動影響，我國大部分礦區地質條件復雜，煤層透氣性差，瓦斯抽采困難。水力壓裂技術被證明是改造儲層，增加煤層透氣性的有效技術措施，目前已經在煤礦井下廣泛應用。但是現有的煤礦井下水力壓裂技術主要是通過高壓泵將清水注入到地層中，在煤層或巖層中產生裂縫，增加地層的透氣性。但是在地應力和巖層自重的作用下，產生的裂縫會逐漸閉合，甚至完全閉合，影響水力壓裂增透效果。現有技術CN102900417、CN210440078中記載了在壓裂液中添加支撐劑能夠有效防止壓裂形成的裂縫閉合，保障水力壓裂施工效果，然而現有技術中均是將砂與水在加砂倉混合后直接進行加砂操作，對設備磨損較大、容易出現堵砂問題，在系統出現憋泵或者憋壓問題時，必須對系統進行拆解或者改裝，才可以進行憋壓位置排查和處理，操作復雜，并且結構復雜、安全性差、成本較高。

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明的設計者在多年從事煤礦井下水力壓裂工作的基礎上，結合目前已有的煤礦井下水力壓裂裝備、技術及作業條件，提供一種煤礦水力壓裂氣控多路并聯加砂系統及使用方法，以克服目前水力壓裂施工存在的不足。

發明內容

本發明提供了一種作業現場配置條件要求低、操作簡單、作業過程安全可靠、可實現連續加注支撐劑的煤礦水力壓裂氣控多路并聯加砂系統及使用方法。

一種煤礦水力壓裂氣控多路并聯加砂系統，包括遠程控制系統、高壓加砂裝置、壓裂泵，還設置有氣動控制面板四、氣動控制面板五，所述遠程控制系統通過信號傳輸系統與所述壓裂泵連接，所述高壓加砂裝置包括混骨料倉、加骨料倉、安全閥、氣動加砂閥、氣動泄壓閥，所述氣動泄壓閥安裝在所述混骨料倉上，所述混骨料倉與所述加骨料倉通過氣動加砂閥連接，所述壓裂泵分別與混骨料倉的注水口、加骨料倉的進水口、氣動控制面板四的進水口連接，所述壓裂泵與混骨料倉之間形成攜砂液通道，所述壓裂泵與所述加骨料倉之間形成前置液加注通道，所述壓裂泵與所述氣動控制面板四之間形成事故排查與處理通道，三個所述通道并聯設置，所述加骨料倉與所述氣動控制面板四均通過所述氣動控制面板五與鉆孔連接。

整個系統由相互并聯的前置液加注路線、加砂路線、事故排查與處理路線組成，各路線可獨立運行，也可聯合運行，使用過程中可隨時切換。氣動加砂閥能夠遠程控制且能承受高壓，氣動泄壓閥能遠程控制且能承受高壓，施工完成后可遠程進行系統泄壓，保障施工安全，安全閥在系統壓力升高至額定值后會自行打開進行泄壓，確保系統出現異常后現場作業人員安全。

進一步的，所述壓裂泵通過四通分別與混骨料倉的注水口、加骨料倉的進水口、氣動控制面板四的進水口連接，所述四通與所述混骨料倉的注水口之間設置有氣動控制面板一，所述四通與所述加骨料倉進水口之間設置有氣動控制面板二，加骨料倉的出水口與所述氣動控制面板五之間設置有氣動控制面板三，所述氣動控制面板四、氣動控制面板五、氣動控制面板三分別與三通的各接口連接。

進一步的，所述氣動控制面板通過供風軟管與煤礦井下壓風管路連接，所述供風軟管設置可遠程控制所述氣動控制面板開閉的控制閥門，從而實現對高壓管路的遠程控制，保障作業人員安全。