[發(fā)明專利]一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設(shè)備及方法

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• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115749926A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章俊;劉旭;殷帥峰
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽省皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B7/18;E21B43/26;E21B43/24;E21B3/02;E21B17/00;E21B17/046;E21B10/26;E21B10/43;E21B10/60
• 代理公司: 蘇州拓鴻知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32664
• 代理人: 邢德玲

1.一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設(shè)備，其包括鉆孔與高壓噴射旋切機(jī)構(gòu)和液態(tài)二氧化碳相變壓裂機(jī)構(gòu)，其中，所述鉆孔與高壓噴射旋切機(jī)構(gòu)包括同軸布置的鉆孔機(jī)構(gòu)和旋切機(jī)構(gòu)，所述鉆孔機(jī)構(gòu)用于對煤層進(jìn)行鉆孔，所述旋切機(jī)構(gòu)在鉆孔中沿著鉆孔的深度方向間隔的旋切出多個旋切槽，其特征在于，所述液態(tài)二氧化碳相變壓裂機(jī)構(gòu)包括多節(jié)相變壓裂管構(gòu)件，相鄰的兩節(jié)相變壓裂管構(gòu)件之間同軸連接，且每節(jié)相變壓裂管構(gòu)件的定壓剪切片正好正對所述旋切槽設(shè)置，所述鉆孔與高壓噴射旋切機(jī)構(gòu)由控制器進(jìn)行控制，以便根據(jù)所述鉆孔的深度來控制所述旋切機(jī)構(gòu)作業(yè)，并使得相鄰的兩個旋切槽之間的間距等于相鄰兩節(jié)相變壓裂管構(gòu)件的定壓剪切片之間的間距。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設(shè)備，其特征在于：所述鉆孔機(jī)構(gòu)包括鉆桿、鉆桿安裝座、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、鉆頭組件，其中，所述鉆桿可轉(zhuǎn)動的套設(shè)安裝在所述鉆桿安裝座上，所述鉆桿安裝座固定支撐布置在待鉆孔的位置，所述鉆桿由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，所述鉆桿的最前端還設(shè)置有所述鉆頭組件，所述鉆頭組件的前端鉆頭能夠相對于所述鉆桿轉(zhuǎn)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設(shè)備，其特征在于：所述鉆頭組件包括鉆頭、前端防水電機(jī)和導(dǎo)向刀頭，所述鉆桿的最前端固定設(shè)置有所述前端防水電機(jī)，所述鉆頭固定安裝在所述前端防水電機(jī)的輸出端，所述鉆頭的整體為錐形結(jié)構(gòu)，且所述鉆頭的四周設(shè)置有螺旋刃，所述鉆頭的最前端設(shè)置有與所述鉆桿同軸的導(dǎo)向刀頭，所述導(dǎo)向刀頭為圓柱結(jié)構(gòu)，且所述導(dǎo)向刀頭的直徑為8-20mm，長度為20-80mm，所述前端防水電機(jī)的轉(zhuǎn)速至少為所述鉆桿轉(zhuǎn)速的三倍，且二者的轉(zhuǎn)動方向相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設(shè)備，其特征在于：所述鉆頭的最大外徑處的外徑大于所述前端防水電機(jī)的最大外徑處的外徑，且所述鉆頭的最大外徑處的外徑大于所述旋切機(jī)構(gòu)的最大外徑處的外徑，且在鉆孔時，所述旋切機(jī)構(gòu)能夠向鉆孔內(nèi)噴射水流，所述鉆桿為空心結(jié)構(gòu)，以便通過鉆桿的中心孔為所述前端防水電機(jī)的電源線提供容納布置空間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設(shè)備，其特征在于：所述旋切機(jī)構(gòu)包括穩(wěn)壓閥、連接座、內(nèi)管、外管、旋切噴射盤、內(nèi)高壓噴頭組和外高壓噴頭組，其中，所述連接座上固定設(shè)置有所述穩(wěn)壓閥，所述鉆桿包括同軸布置的內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管的管孔構(gòu)設(shè)為所述鉆桿的中心孔，所述內(nèi)管與所述外管之間的空腔構(gòu)設(shè)為高壓水腔，所述高壓水腔與所述旋切噴射盤連通，且所述旋切噴射盤與所述連接座之間采用加強(qiáng)連接筋固定連接，所述連接座同軸心固定安裝在鉆桿上，所述旋切噴射盤上圓周陣列的設(shè)置有所述內(nèi)高壓噴頭組和外高壓噴頭組，所述內(nèi)高壓噴頭組和外高壓噴頭組均包括多個圓周陣列的高壓噴頭，且所述內(nèi)高壓噴頭組的高壓噴頭的噴射方向與鉆桿中心軸線之間的夾角的角度和所述外高壓噴頭組的高壓噴頭的噴射方向與鉆桿中心軸線之間的夾角角度相同，且所述內(nèi)高壓噴頭組的高壓噴頭的噴射方向朝鉆孔的內(nèi)側(cè)方向，所述外高壓噴頭組的高壓噴頭的噴射方向朝鉆孔的外側(cè)方向。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設(shè)備，其特征在于：所述鉆桿的端部還采用耐高壓旋轉(zhuǎn)密封圈連接至高壓泵組，所述高壓泵組連接至水箱，在鉆孔時，所述高壓泵組以第一壓力為所述高壓噴頭提供高壓水，在旋切時，所述高壓泵組以第二壓力為所述高壓噴頭提供高壓水，且所述第一壓力小于所述第二壓力的三分之一。