[发明专利]一种新型致裂煤层抽采煤层气装置

说明书

技术领域：

本发明是一种新型致裂煤层抽采煤层气装置，适用于煤矿井下抽采煤层气，属于矿山机械领域。

背景技术：

目前，为提高我国煤层气的抽采效率，通常需对煤层采取压裂措施，以增大煤层的渗透率。常用的致裂增透措施有：超前钻孔、水力冲孔、煤层注水、松动爆破、水力压裂、水力挤出等，但是松动爆破时，炸药的审批困难，运输及存储受到管制；而水力冲孔、压裂或挤出时对封孔技术要求较高。现有一种致裂煤层抽采煤层气装置，通过加热管将水加热成水蒸气，利用高压水蒸气对煤层进行冲击致裂，但是该装置结构复杂，加热获得高压水蒸气时间较长，致裂效率较低，更重要的是在致裂煤层过程中需要消耗大量的水资源，不符合煤层气绿色开采的理念。

发明内容：

为克服致裂煤层抽采煤层气装置结构复杂，致裂煤层时间长，耗水量大的缺点，本发明利用释放管释放高压二氧化碳，致裂煤层，并利用释放管抽采煤层气,提供一种新型致裂煤层抽采煤层气装置。借助储液管上的加热片加热储液管中的液态二氧化碳，使液态二氧化碳气化，高压二氧化碳冲开定压接切片后，通过释放管作用煤层上，使煤层致裂增透。然后利用抽气管接头和抽气泵站，将煤层气通过释放管抽采出来。本发明由端头封堵头、释放管、连接头、定压剪切片、储液管、抽气管接头、抽气泵站组成。

本发明解决现有致裂煤层抽采煤层气装置技术问题所采用的技术方案是，在连接头的管壁内设置注液孔，用来向储液管中灌注液态二氧化碳，同时，连接头注液孔的中部设置钢珠单向阀结构，用来保证液态二氧化碳在注液孔中单向流动，储液管中的液态二氧化碳不会向外流出。其中，为便于连接头的正确安装，连接头的外侧印制箭头标识，箭头的头部是连接头与储液管连接，箭头的尾部是连接头与释放管连接；为保证钢珠单向阀结构的正常工作，连接头注液孔中钢珠单向阀结构的钢珠朝向箭头的尾部，弹簧朝向箭头的头部。为使液态二氧化碳能够灌注到储液管中，储液管的管壁内同样设置注液孔，同时，在储液管内壁上设置加热片，用于通电后加热液态二氧化碳，加热片的通电接线柱在储液管的外壁上。此外，在连接头与储液管之间设置定压剪切片，当储液管中的液态二氧化碳被加热、气化、膨胀后，高压二氧化碳会冲开定压剪切片，进入释放管，并被释放到煤层中，使煤层致裂增透。端头封堵头用于封堵煤层深处的释放管，抽气管接头和抽气泵站用于煤层致裂后煤层气的抽采。

本发明的有益效果是，新型致裂煤层抽采煤层气装置的结构相对简单，利用二氧化碳致裂煤层的时间短，效率高。同时，二氧化碳致裂煤层的过程安全可靠，能够实现煤层气的绿色开采。

附图说明：

图1是本发明的整体效果图；

图2是本发明的整体装配图，图2中标号名称：1、端头封堵头，2、释放管，3、连接头，4、定压剪切片，5、储液管，6、抽气管接头，7、抽气泵站，A和B分别表示局部剖面；

图3是本发明的端头封堵头零件图；

图4是本发明的释放管零件图；

图5是本发明的连接头零件图，图5中标号名称：1、注液孔，2、钢珠，3、弹簧，4、箭头；

图6是本发明的定压剪切片零件图；

图7是本发明的储液管零件图，图7中标号名称：1、注液孔，2、加热片，3、接线柱；

图8是本发明的抽气管接头零件图；

图9是本发明的抽气泵站零件图；

图10是本发明的实施流程图，图10中各标号含义：1～3分别表示实施步骤1～3。

具体实施方式：

1、如图10中步骤1所示，将图6所示的定压剪切片(4)和图5所示的连接头(3)连接到图7所示的储液管(5)两侧，并通过注液孔向储液管中注入液态二氧化碳。

2、如图10中步骤2所示，将图4所示的释放管(2)连接到连接头(3)上，并将图3所示的端头封堵头(1)连接到一个释放管(2)的端部；然后依次在另一个释放管(2)的端部连接图8所示的抽气管接头(6)和图9所示的抽气泵站(7)，则本发明的整体效果图和装配图如图1～2所示；最后在储液管(5)接线柱上引出加热电线，并从端头封堵头(1)开始将连接好的释放管(2)、定压剪切片(4)、储液管(5)置入巷道煤帮的钻孔中。

3、如图10中步骤3所示，储液管(5)的加热片通电加热后，液态二氧化碳气化，储液管(5)内的压力增加，当超过定压剪切片(4)的强度时，定压剪切片(4)被冲开，则高压二氧化碳从释放管(2)进入煤层中，使煤层产生众多裂纹和裂隙，以致裂增透煤层。最后利用巷道中的抽气管接头(6)和抽气泵站(7)进行煤层气抽采。