[发明专利]一种煤矿水力压裂气控多路并联加砂系统及使用方法

说明书

本发明涉及一种煤矿水力压裂气控多路并联加砂系统及使用方法，加砂系统包括远程控制系统、高压加砂装置、压裂泵、故障排查及处理系统、气动控制面板四、气动控制面板五。高压加砂装置包括混骨料仓、加骨料仓、安全阀、气动加砂阀、气动泄压阀。混骨料仓与加骨料仓并联设置，二者通过气动加砂阀连接，气动泄压阀安装在混骨料仓上，压裂泵分别与混骨料仓的注水口、加骨料仓的进水口、气动控制面板四的进水口连接，加骨料仓的出水口与气动控制面板四的出水口均通过气动控制面板五与钻孔连接。压裂泵与混骨料仓之间形成了携砂液通道，压裂泵与加骨料仓之间形成了前置液加注通道，压裂泵与气动控制面板四之间形成了事故排查与处理通道，三个通道并联设置。本发明降低了煤矿井下水力压裂加砂对作业现场配备条件的要求，操作简单、作业过程安全可靠、可实现连续加注支撑剂。

技术领域

本发明涉及煤矿井下瓦斯抽采钻孔水力压裂领域，尤其涉及一种煤矿水力压裂气控多路并联加砂系统及使用方法。

背景技术

受多期构造运动影响，我国大部分矿区地质条件复杂，煤层透气性差，瓦斯抽采困难。水力压裂技术被证明是改造储层，增加煤层透气性的有效技术措施，目前已经在煤矿井下广泛应用。但是现有的煤矿井下水力压裂技术主要是通过高压泵将清水注入到地层中，在煤层或岩层中产生裂缝，增加地层的透气性。但是在地应力和岩层自重的作用下，产生的裂缝会逐渐闭合，甚至完全闭合，影响水力压裂增透效果。现有技术CN102900417、CN210440078中记载了在压裂液中添加支撑剂能够有效防止压裂形成的裂缝闭合，保障水力压裂施工效果，然而现有技术中均是将砂与水在加砂仓混合后直接进行加砂操作，对设备磨损较大、容易出现堵砂问题，在系统出现憋泵或者憋压问题时，必须对系统进行拆解或者改装，才可以进行憋压位置排查和处理，操作复杂，并且结构复杂、安全性差、成本较高。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的设计者在多年从事煤矿井下水力压裂工作的基础上，结合目前已有的煤矿井下水力压裂装备、技术及作业条件，提供一种煤矿水力压裂气控多路并联加砂系统及使用方法，以克服目前水力压裂施工存在的不足。

发明内容

本发明提供了一种作业现场配置条件要求低、操作简单、作业过程安全可靠、可实现连续加注支撑剂的煤矿水力压裂气控多路并联加砂系统及使用方法。

一种煤矿水力压裂气控多路并联加砂系统，包括远程控制系统、高压加砂装置、压裂泵，还设置有气动控制面板四、气动控制面板五，所述远程控制系统通过信号传输系统与所述压裂泵连接，所述高压加砂装置包括混骨料仓、加骨料仓、安全阀、气动加砂阀、气动泄压阀，所述气动泄压阀安装在所述混骨料仓上，所述混骨料仓与所述加骨料仓通过气动加砂阀连接，所述压裂泵分别与混骨料仓的注水口、加骨料仓的进水口、气动控制面板四的进水口连接，所述压裂泵与混骨料仓之间形成携砂液通道，所述压裂泵与所述加骨料仓之间形成前置液加注通道，所述压裂泵与所述气动控制面板四之间形成事故排查与处理通道，三个所述通道并联设置，所述加骨料仓与所述气动控制面板四均通过所述气动控制面板五与钻孔连接。

整个系统由相互并联的前置液加注路线、加砂路线、事故排查与处理路线组成，各路线可独立运行，也可联合运行，使用过程中可随时切换。气动加砂阀能够远程控制且能承受高压，气动泄压阀能远程控制且能承受高压，施工完成后可远程进行系统泄压，保障施工安全，安全阀在系统压力升高至额定值后会自行打开进行泄压，确保系统出现异常后现场作业人员安全。

进一步的，所述压裂泵通过四通分别与混骨料仓的注水口、加骨料仓的进水口、气动控制面板四的进水口连接，所述四通与所述混骨料仓的注水口之间设置有气动控制面板一，所述四通与所述加骨料仓进水口之间设置有气动控制面板二，加骨料仓的出水口与所述气动控制面板五之间设置有气动控制面板三，所述气动控制面板四、气动控制面板五、气动控制面板三分别与三通的各接口连接。

进一步的，所述气动控制面板通过供风软管与煤矿井下压风管路连接，所述供风软管设置可远程控制所述气动控制面板开闭的控制阀门，从而实现对高压管路的远程控制，保障作业人员安全。