[發明專利]一種用于煤礦井下壓裂的加砂混合單元

在審

• 申請號: 202011618222.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112691570A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 王凱;周俊杰;蔣和財;王選琳;周東平;劉登峰;劉軍;郭臣業;張翠蘭;龔齊森;張尚斌;謝飛;劉柯;沈大富;王文春;何華;賈振福
• 申請（專利權）人: 重慶市能源投資集團科技有限責任公司;重慶市能源投資集團有限公司;重慶科技學院
• 主分類號: B01F5/06
• 分類號: B01F5/06;B01F15/02
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 劉代春

本發明公開了一種用于煤礦井下壓裂的加砂混合單元，包括混砂系統，還包括負壓進液器和靜態混合器，負壓進液器具有清水接口和壓裂液基液接口，負壓進液器的出口連接在混砂系統的進口端；靜態混合器連接在混砂系統的出口端。優選，負壓進液器呈管狀結構，負壓進液器的主進口構成清水進口，負壓進液器中間形成有負壓腔，負壓進液器上設有至少一根壓裂液吸附管，壓裂液吸附管的進口構成壓裂液基液接口。本發明的有益效果是，通過負壓進液器與靜態混合器是結合，可使清水、基液和支撐劑充分混合后供壓裂使用；可有效節省壓裂系統設備的布置空間，從而適用于空間受限的井下環境，拓寬了應用范圍，顯著減少了壓裂準備工作量，節省了人力，并提高了壓裂效率。

技術領域

本發明屬于煤層氣開發領域，具體涉及一種用于煤礦井下壓裂的加砂混合單元。

背景技術

在煤礦領域，以水力壓裂為代表的水力化措施被廣泛應用于煤（巖）層增透，以提高煤層瓦斯的抽采效果。鑒于煤礦井下煤（巖）層壓裂環境的特殊性，本申請人曾提出了如何解決上向鉆孔的加砂壓裂方案，該方案已于2019年5月6日向中國國家知識產權局申請了專利，該申請的公開號為CN110005393A，公開日期2019年7月12日。該方案通過采用大比重溶液攜帶小比重支撐劑的方法解決了上向鉆孔支撐劑下沉問題，其壓裂液在井下的現場配液池里通過粉劑原料加清水攪拌混合的方式現場配制。在實際應用過程中，申請人發現該方案還具有一定的局限性。一是配液池需求空間過大，若壓裂區域無類似于繞道、鉆場等空間，則無法修筑配液池，壓裂系統現場實用性不佳；二是由于井下巷道環境潮濕，配液前期粉劑遇水汽結坨后，需要人工使用篩子篩分，只有篩分后粒度充分小的粉劑搭配風槍攪拌才能與清水充分融合，作業人員勞動強度大、工具多、人員數量多；配液后期隨著壓裂液濃度升高，粉劑溶解性差，容易出現絮狀物，與低密度壓裂砂混合容易集結成坨，通過系統阻力增大，通過性較差，增大了水泵、壓裂泵組及整個系統運行負荷。盡管目前市面上出現了一種即用即配型壓裂液基液，其為一種小分子粘彈性清潔壓裂液，遇水10秒內分散溶解，具有低粘度高攜砂性能，破膠徹底，對煤層無吸附傷害，可以即時調整濃度，改變壓裂液粘度，滿足不同砂比攜砂性能要求。即用即配型壓裂液基液可解決粉劑原料后期增大系統運行負荷問題，但因配液池導致的作業空間受限問題需要進一步解決。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術中，煤礦井下加砂壓裂系統配液池占用空間大的不足，提供一種用于煤礦井下壓裂的加砂混合單元，該單元采用負壓進液器與靜態混合器相結合的方式，利用負壓進液器抽吸清水和即用即配型基液，再由靜態混合器將清水、基液和支撐劑充分混合后供壓裂系統使用，從而取消了配液池，以及專門的配液專項工作。可有效節省空間，以適用于空間受限的井下環境，拓寬了應用范圍，顯著減少了壓裂準備工作量，節省了人力，并提高了壓裂效率。

為實現前述目的，本發明采用如下技術方案。

一種用于煤礦井下壓裂的加砂混合單元，包括混砂系統，還包括負壓進液器和靜態混合器，負壓進液器具有清水接口和壓裂液基液接口，負壓進液器的出口連接在混砂系統的進口端；所述靜態混合器連接在混砂系統的出口端。

采用前述方案的本發明，用于構成煤礦井下壓裂系統的砂液混合部分，采用負壓進液器與靜態混合器相結合，利用連接在混砂系統進口端的負壓進液器的抽吸功能，通過清水接口抽吸清水，通過壓裂液基液接口抽吸即用即配型基液，再通過靜態混合器將清水、基液和支撐劑充分混合后供壓裂使用，與現有井下建造配液池和用粉劑現場配制壓裂液相比，取消了配液池，以及專門的配液工作，且盛裝容器體積遠遠小于配液池。可有效節省整個壓裂系統設備的布置空間，從而適用于空間受限的井下環境，拓寬了應用范圍，顯著減少了壓裂準備工作量，節省了人力，并提高了壓裂效率。

優選的，所述負壓進液器呈管狀結構，負壓進液器的主進口構成清水進口，負壓進液器中間形成有負壓腔，負壓進液器上設有至少一根壓裂液吸附管，壓裂液吸附管的進口構成壓裂液基液接口。以確保在負壓進液器出口的抽吸條件下，主通道進入清水，壓裂液吸附管吸入即用即配型高濃度基液，在兩者進口通道上設置閥門后，可調節吸入比例，為加砂后均勻混合提供保障。