[发明专利]一种煤层超临界二氧化碳封堵装置及方法

权利要求书

1.一种煤层超临界二氧化碳封堵装置，其特征在于：包括前端封孔器、后端封孔器、注浆管（8）、超临界二氧化碳注入管（17）、温度控制器（20），所述前端封孔器由前端封孔器金属端头（3）、前端封孔器加热装置（4）、前端封孔器胶囊（5）、前端封孔器注水管（7）组成；所述后端封孔器由后端封孔器胶囊（9）、后端封孔器注水管（10）组成；所述前端封孔器与后端封孔器通过快速密封接头与超临界二氧化碳注入管（17）连接，超临界二氧化碳注入管与超临界二氧化碳气源相连；所述前端封孔器胶囊（5）与后端封孔器胶囊（9）之间设有注浆管（8），注浆管与注浆泵连接；所述前端封孔器注水管（7）和后端封孔器注水管（10）分别与高压水源连接；

所述前端封孔器加热装置（4）包括温度传感器和电热丝，电热丝通过前端封孔器控制线（6）与温度控制器（20）相连；前端封孔器加热装置内的电热丝，能加热前端封孔器金属端头，增加钻孔内的温度；温度控制器能监测并调节钻孔内的温度，前端封孔器加热装置（4）内的电热丝加热前端封孔器金属端头（3），在温度控制器（20）显示温度大于35℃时，调节温度控制器（20）维持温度恒定，使钻孔内达到超临界二氧化碳所需的温度；温度控制器（20）维持钻孔内的二氧化碳恒大于35℃，保持在超临界状态。

2.一种煤层超临界二氧化碳封堵方法，采用权利要求1所述的煤层超临界二氧化碳封堵装置，其特征在于：包括如下步骤：

a、根据煤矿现场设计方案进行打钻，在煤层（1）内施工钻孔（2）；

b、在钻孔（2）施工完成后，进行煤层超临界二氧化碳封堵装置的组装：将前端封孔器、后端封孔器用快速密封接头与超临界二氧化碳注入管（17）连接在一起，将注浆管（8）安装在前端封孔器胶囊（5）与后端封孔器胶囊（9）之间，将前端封孔器控制线（6）与温度控制器（20）相连，将前端封孔器注水管（7）和后端封孔器注水管（10）分别与高压水源连接，将超临界二氧化碳注入管（17）与超临界二氧化碳气源相连，将注浆管（8）与注浆泵相连；

c、关闭第一阀门（11）、第二阀门（13）、第三阀门（16）、第四阀门（19），将组装好的煤层超临界二氧化碳封堵装置送入钻孔（2）内设计位置；

d、打开第一阀门（11）、第二阀门（13），分别向前端封孔器胶囊（5）和后端封孔器胶囊（9）中注入高压水，在第一压力表（12）、第二压力表（14）显示压力为4.0~6.0MPa时，分别关闭第一阀门（11）、第二阀门（13）；

e、打开第四阀门（19），将封堵浆液通过注浆管（8）送入前端封孔器胶囊（5）与后端封孔器胶囊（9）之间，在第四压力表（18）显示压力为0.5~2.0MPa时，关闭第四阀门（19）；

f、开启温度控制器（20），使前端封孔器加热装置（4）内的电热丝加热前端封孔器金属端头（3），在温度控制器（20）显示温度大于35℃时，调节温度控制器（20）维持温度恒定，使钻孔内达到超临界二氧化碳所需的温度；

g、打开第三阀门（16），通过超临界二氧化碳注入管（17）向钻孔（2）内注入超临界二氧化碳，并实时监测第三压力表（15），保证超临界二氧化碳的注入压力不小于7.5MPa；

h、步骤g持续一段时间，该时间据实际需求设定。

3.根据权利要求2所述的煤层超临界二氧化碳封堵方法，其特征在于：所述钻孔是指本煤层钻孔或穿层钻孔。