[實(shí)用新型]煤層水力沖孔模擬實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022366319.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN213205669U
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓穎;張飛燕;董博文;王革學(xué);劉曉;李賢忠;倪小明;呂帥;劉德寶;溫佳宇;李偉東;牛琛;紀(jì)開鑫;陳玥玥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21C37/12
• 分類號(hào): E21C37/12;E21C35/00;E21F17/00;G09B25/04
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41122
• 代理人: 馬鵬鷂

本實(shí)用新型涉及一種煤層水力沖孔模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括壓煤柱頭、儲(chǔ)煤缸體、壓力機(jī)、實(shí)驗(yàn)泵機(jī)、煤電鉆、實(shí)驗(yàn)氣瓶、壓力傳感器、壓力檢測(cè)儀，儲(chǔ)煤缸體的上方設(shè)有壓煤柱頭，壓煤柱頭下部的壓頭與所述儲(chǔ)煤缸體的內(nèi)腔相匹配，壓煤柱頭上設(shè)有壓力機(jī)，儲(chǔ)煤缸體的側(cè)壁設(shè)有充氣管，充氣管可連接實(shí)驗(yàn)氣瓶實(shí)現(xiàn)向儲(chǔ)煤缸體內(nèi)部充氣，所述煤電鉆可以對(duì)儲(chǔ)煤缸體內(nèi)模擬的煤層進(jìn)行鉆進(jìn)，實(shí)驗(yàn)泵機(jī)可以對(duì)成孔后的煤層進(jìn)行水力沖孔實(shí)驗(yàn)，所述壓力檢測(cè)儀連接布置于煤層中的壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每層壓力。本實(shí)用新型合理地模擬了煤層水力沖孔的過(guò)程，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)提供了可靠的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，為實(shí)際施工提供可靠的理論依據(jù)和方法措施。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及煤層水力沖孔實(shí)驗(yàn)裝置的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤層水力沖孔模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

目前，煤層中含有大量的煤層氣，又稱為瓦斯，它不僅是寶貴的資源，也是煤礦地下開采中煤與瓦斯突出潛能的重要組成部分，我國(guó)是煤炭資源大國(guó)，隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，瓦斯涌出量劇增，因瓦斯突出、爆炸引起的煤礦事故迅速上升，同時(shí)，煤層氣又是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈的燃料，如果得到合理的開發(fā)、回收和利用，不僅可以減少煤礦事故的發(fā)生，保障煤礦的正常生產(chǎn)，還可以解決我國(guó)能源緊缺的問(wèn)題。但是，我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜，煤巖滲透率低，滲透率恰恰是反應(yīng)煤巖中流體移運(yùn)難易程度的標(biāo)志，同時(shí)，也是地層損害評(píng)價(jià)與天然氣開采設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，現(xiàn)有的提高煤層瓦斯抽采率的主要技術(shù)方案有：大直徑密集鉆孔、水力沖孔、水力壓裂架支撐劑技術(shù)、水力割縫等。其中水力沖孔主要是通過(guò)中高壓水沖出煤層中部分煤體和瓦斯，起到卸壓、增加煤層透氣性、降低煤體彈性勢(shì)能、降低煤體瓦斯和解吸速度、減小瓦斯膨脹能的效果。

現(xiàn)有對(duì)煤層氣開采的實(shí)驗(yàn)研究主要是模擬研究假三軸條件下煤層滲透率隨著應(yīng)力、瓦斯壓力、溫度變化而變化的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上提出各種提高煤層滲透性的方法。雖然這些滲流模擬實(shí)驗(yàn)在一定程度上說(shuō)明了各種影響因素對(duì)煤層氣流動(dòng)的影響作用，但鑒于煤層氣開采工作的復(fù)雜性，這些模擬狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)，并不能全面地說(shuō)明實(shí)際條件下的煤層氣抽采受到各因素的作用。因此本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開發(fā)一種能夠在實(shí)驗(yàn)室物理模擬煤層氣開采的實(shí)驗(yàn)裝置，這其中對(duì)水力沖孔方案的研究就需要設(shè)計(jì)一種便于沖孔的實(shí)驗(yàn)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種煤層水力沖孔模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

具體內(nèi)容如下：煤層水力沖孔模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括儲(chǔ)煤缸體、壓煤柱頭及壓力機(jī)構(gòu)，其特征是：

所述的儲(chǔ)煤缸體的兩端分別設(shè)有與其內(nèi)部連通的充氣管和鉆煤過(guò)孔，鉆煤過(guò)孔內(nèi)塞裝有密封端蓋，該密封端蓋通過(guò)螺栓固定在儲(chǔ)煤缸體上，在儲(chǔ)煤缸體的兩側(cè)均設(shè)有與其內(nèi)部連通的充氣管和監(jiān)測(cè)通孔，每個(gè)監(jiān)測(cè)通孔內(nèi)均塞裝有密封的接線堵頭，該接線堵頭通過(guò)螺栓固定在儲(chǔ)煤缸體上，所述的接線堵頭包括與監(jiān)測(cè)通孔匹配的密封堵頭及固定在儲(chǔ)煤缸體上的法蘭盤，在法蘭盤上固定有圍繞密封堵頭根部一周的密封墊圈，法蘭盤上還設(shè)有用于螺栓固定的安裝孔，在密封堵頭內(nèi)預(yù)設(shè)有若干根數(shù)據(jù)傳輸用的接線柱，且接線柱的兩端分別穿出法蘭盤的外端面和密封堵頭的內(nèi)端面；

所述的壓煤柱頭包括一體化結(jié)構(gòu)的壓頭和承重柄，所述的壓頭與儲(chǔ)煤缸體的內(nèi)腔相匹配，在壓頭的外側(cè)壁上設(shè)有若干圈相互平行的密封環(huán)，在承重柄上固定有橫向伸出的起重柱。

優(yōu)選的，所述的壓力機(jī)構(gòu)包括底座、設(shè)置在底座上的壓力機(jī)，底座上表面設(shè)有沿導(dǎo)軌自由運(yùn)動(dòng)且能夠經(jīng)過(guò)壓力機(jī)正下方的平板車。

優(yōu)選的，所述的儲(chǔ)煤缸體上表面的拐角處均固定有起重環(huán)。

優(yōu)選的，還包括抽真空用的真空泵、存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)氣體的實(shí)驗(yàn)氣瓶和測(cè)試氣體壓力的氣體壓力表。

優(yōu)選的，所述的實(shí)驗(yàn)氣瓶?jī)?nèi)存儲(chǔ)的是N₂或CO₂。

優(yōu)選的，還包括用于煤體鉆孔的煤電鉆。

優(yōu)選的，還包括水力沖孔用的實(shí)驗(yàn)泵機(jī)及連接在實(shí)驗(yàn)泵機(jī)上的噴頭。