[发明专利]采用高压气液两相射流提高破煤冲孔效果的系统及方法

说明书

本发明公开了一种采用高压气液两相射流提高破煤冲孔效果的系统，包括：气液两相生成系统、气液两相调控系统和气液两相输送系统，气液两相生成系统包括水路单元、气路单元和水气混合单元，气液两相调控系统包括气体调控系统和液体调控系统。本发明涉及的系统实现了气体和液体流量的可控调节，利用气液两相射流不同掺气量的流场结构特征，进行割缝、冲孔、洗孔达到了节水、高效、增透的效果。本发明还提出了一种具有上述有益效果的采用高压气液两相射流提高破煤冲孔效果的方法。

技术领域

本发明涉及煤层增透技术领域，尤其涉及一种采用高压气液两相射流提高破煤冲孔效果的系统及方法。

背景技术

水射流增透技术经过不断的发展，在煤层泄压增透、强化瓦斯抽采中取得了显著的效果，被广泛应用到各大矿区。水锁效应指的是大量水进入煤层裂隙和孔隙后，封堵通道形成水锁，限制孔隙内瓦斯的流动。注水量过大，会抑制煤中瓦斯的解吸，影响抽采效果。常规的纯水射流用水量大，设备压力高，会出现“水锁效应”，对于松软煤层还会出现堵孔现象，严重影响了瓦斯抽采效率。为了增强射流的总体冲击效果，提高水力破岩效率，相继出现了以脉冲射流、空化射流和磨料射流等为代表的高效射流，以定量气相掺混形成高压气液两相射流增透的方式也得到了初步的试验研究。以定量气相掺混形成高压气液两相射流增透的方式没有深入研究不同掺气量对煤体的冲蚀破坏效果，不能达到节水、高效的效果。因此，有必要在深入研究不同掺气量对煤体的冲蚀破坏效果的基础上，提出一种可以提高破煤冲孔效果的气液两相射流系统。

发明内容

针对上述现有水射流增透技术中存在的用水量大，不能高效破煤冲孔的技术问题，本发明提出了一种采用高压气液两相射流提高破煤冲孔效果的系统及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提出了一种采用高压气液两相射流提高破煤冲孔效果的系统，包括：

气液两相生成系统，所述气液两相生成系统包括用于产生水流的水路单元、用于产生气流的气路单元及用于使所述水流和所述气流混合的水气混合单元，所述水路单元通过第一高压胶管与所述水气混合单元连接，所述气路单元通过第二高压胶管与所述水气混合单元连接；

气液两相调控系统，所述气液两相调控系统包括用于调节气压的气体调控系统和用于调控水压的液体调控系统；

气液两相输送系统，所述气液两相输送系统通过第三高压胶管与所述水气混合单元连接。

在一些实施例中，在所述第一高压胶管和所述第三高压胶管上分别设置液体压力变送器和气液压力变送器。

在一些实施例中，在所述第二高压胶管靠近所述水气混合单元的一端设置气体单向阀。

在一些实施例中，所述液体调控系统包括液体调压阀和第一流量计，所述液体调压阀和所述第一流量计均设置在所述第一高压胶管上。

在一些实施例中，所述气体调控系统包括气体调压阀和第二流量计，所述气体调压阀和所述第二流量计均设置在所述第二高压胶管上。

在一些实施例中，所述水路单元包括高压水泵，所述高压水泵用于产生所述水流；所述气路单元包括空气压缩机和与所述空气压缩机连接的储气瓶。

在一些实施例中，所述水气混合单元包括掺混器，所述水流和所述气流在所述掺混器中混合。

在一些实施例中，所述气液两相输送系统包括钻杆，所述钻杆的一端与射流器连接，所述钻杆的另一端与水辩连接，所述水辩远离所述钻杆的一端与钻机连接。

在一些实施例中，在所述射流器上设置射流孔，气液两相射流经所述射流孔喷出，所述气液两相射流的方向与所述钻机钻进的反方向所成的角度小于90°。

另一方面，本发明提出了一种采用高压气液两相射流提高破煤冲孔效果的方法，包括以下步骤：