CN109611058B - 一种煤层气开采辅助设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层气开采辅助设备，本发明采用集中局部区域抽采的方式，可以有效的提高抽采效率和可靠性，不需要过大的抽采功率即可，本发明采用法兰盘定位组件进行定位，并使得辅助空心杆能够以角度调节组件为支点作一定幅度摆动，这样可以方便将辅助空心杆伸入煤层抽采钻孔内，提高了抽采管的布置效率，抽采杆伸入辅助空心杆内，可保护抽采杆，防止抽采杆之间置于钻孔内产生的破裂等风险；本发明可方便调节膨胀套组件一和膨胀套组件二之间的间距，实现重点抽采；本发明的膨胀套组件一和膨胀套组件二的膨胀更加可靠，采用液压的方式进行膨胀，内部设置多孔内胀套，可以使得膨胀更加均匀，提高密闭性和使用寿命。

Description

一种煤层气开采辅助设备

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，具体是一种煤层气开采辅助设备。

背景技术

煤层气是储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。其燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5％-16％时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70％到85％。煤层气的开发利用具有一举多得的功效，洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。

对于煤层气来说，由于其含量有浓度具有一定的局域性，因此，对于煤层气抽采来说，需要对其进行局部重点抽采，而目前的抽采策略一般仅仅是对整个抽采钻孔进行抽采整体抽采，这就导致抽采效率低，需要极大的抽采功率，功耗较大，影响煤层气抽采的效率与可靠性。

因此，本发明提供了一种煤层气开采辅助设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤层气开采辅助设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤层气开采辅助设备，包括定位法兰盘组件、角度调节组件、辅助空心杆、抽采杆、移动座组件一、移动座组件二、膨胀套组件一和膨胀套组件二，其中，所述定位法兰盘组件内限位有所述角度调节组件，所述辅助空心杆从所述角度调节组件的中心孔内穿过，其特征在于，

所述定位法兰盘组件定位于煤层抽采钻孔内，且所述辅助空心杆能够以所述角度调节组件为支点作一定幅度摆动，以方便将所述辅助空心杆伸入所述煤层抽采钻孔内；

所述抽采杆套设于所述辅助空心杆的中心孔内，且所述抽采杆的内端一体连接有螺纹杆一和螺纹杆二，所述螺纹杆一和螺纹杆二的螺旋方向相反，且螺距相同；

所述螺纹杆一上螺纹连接有所述移动座组件一，所述移动座组件一上固定设置有膨胀套组件一；

所述螺纹杆二上螺纹连接有所述移动座组件二，所述移动座组件二上固定设置有膨胀套组件二；

所述螺纹杆二的前端还设置有导向段，所述导向段与所述螺纹杆二之间可相对转动连接设置；

所述螺纹杆一和螺纹杆二之间的中间位置设置有多个煤层气抽采孔；

所述移动座组件一、移动座组件二与辅助空心杆之间还设置有轴向延伸的防转杆，所述防转杆伸入位于所述辅助空心杆上的防转孔内，所述移动座组件一、移动座组件二与所述辅助空心杆之间不可转动但能够轴向移动；

当转动所述抽采杆时，能够调节所述移动座组件一与移动座组件二之间的距离，以便调节膨胀套组件一和膨胀套组件二之间的间距，进而调节膨胀套组件一和膨胀套组件二之间抽采腔的大小和位置。

作为本发明进一步的方案：还包括膨胀控制器，所述膨胀控制器能够控制所述调节膨胀套组件一和膨胀套组件二膨胀与收缩，且所述调节膨胀套组件一和膨胀套组件二膨胀时，其外周壁能够与煤层抽采钻孔内壁密封配合。

作为本发明进一步的方案：所述定位法兰盘组件包括上法兰盘和下法兰盘，所述上法兰盘和下法兰盘之间采用多个螺栓连接在一起，且所述上法兰盘和下法兰盘之间围绕设置有限位腔，所述角度调节组件轴向和径向定位于所述限位腔内。

作为本发明进一步的方案：所述角度调节组件包括定位环、凸弧环和凹弧环，其中，所述定位环的外周壁为圆柱结构，且所述定位环的外周壁定位于所述限位腔的内壁上，所述定位环的内周壁上一体固定设置有凸弧环，所述凸弧环的外凸弧环面上配合设置有凹弧环，所述凹弧环的内周壁为与辅助空心杆配合的内孔壁，所述凹弧环与所述凸弧环之间为可相对滑动调节设置，以便使得所述辅助空心杆的中心轴线与定位法兰盘组件的中心轴线在一定范围内调节。

作为本发明进一步的方案：所述角度调节组件还包括弹性环套，所述弹性环套分别位于所述凹弧环的上端面与所述上法兰盘内壁、凹弧环的下端面与所述下法兰盘内壁之间，所述辅助空心杆的外周壁与所述上法兰盘、下法兰盘的内周壁之间均设置有调节间隙。

作为本发明进一步的方案：所述移动座组件一包括一体设置的螺纹套一和外固定套，所述移动座组件二包括一体设置的螺纹套二和外固定套，所述螺纹套一和螺纹套二的内孔上设置有旋向相反螺距相同的内螺纹，所述螺纹套一和螺纹套二的外部分别同轴固定连接有所述外固定套，所述膨胀套组件一或膨胀套组件二固定在所述外固定套上。

作为本发明进一步的方案：所述膨胀套组件一和膨胀套组件二结构相同，均包括限位固定环套、膨胀环套、高压管和连接接头，其中，所述外固定套在其周向上设置有多个连通槽，所述限位固定环套限位固定于所述外固定套的内壁上，且所述膨胀环套套设延伸出所述外固定套的外部，且所述膨胀环套与所述限位固定环套之间固定连接，所述膨胀环套内部设置有腔体，所述腔体通过连接接头与所述高压管连接，所述高压管与膨胀控制器连接。

作为本发明进一步的方案：所述膨胀套组件一和膨胀套组件二均还包括多孔内胀套，所述多孔内胀套为多孔结构，且所述多孔内胀套均匀的布设在所述膨胀环套内部的腔体内，所述膨胀控制器为油泵，通过油泵泵入的液压油使得所述多孔内胀套和膨胀环套均匀同时膨胀，实现膨胀环套的外周与抽采钻孔密封配合。

作为本发明进一步的方案：所述膨胀环套的外周壁还固定设置有一层具有弹性的密封套，所述密封套的外周壁为凹凸不平的结构。

作为本发明进一步的方案：所述螺纹杆二与所述导向段之间采用可转动座连接在一起，所述导向段的前端为锥形结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用集中局部区域抽采的方式，可以有效的提高抽采效率和可靠性，不需要过大的抽采功率即可，可以大大的提高抽采效果；

(2)本发明采用法兰盘定位组件进行定位，并使得辅助空心杆能够以角度调节组件为支点作一定幅度摆动，这样可以方便将辅助空心杆伸入煤层抽采钻孔内，提高了抽采管的布置效率，同时，抽采杆伸入辅助空心杆内，这样，可以保护抽采杆，防止抽采杆之间置于钻孔内产生的破裂等风险；

(3)本发明的移动座组件一、移动座组件二可以方便的调节膨胀套组件一和膨胀套组件二之间的间距，方便对于抽采腔的大小和位置进行控制，实现重点抽采；

(4)本发明的膨胀套组件一和膨胀套组件二的膨胀更加可靠，密封性更好，而且采用液压的方式进行膨胀，内部设置多孔内胀套，可以使得膨胀更加均匀，提高密闭性和使用寿命。

附图说明

图1为一种煤层气开采辅助设备的整体结构示意图；

图2为一种煤层气开采辅助设备中的法兰盘定位组件和角度调节组件结构示意图；

图3为一种煤层气开采辅助设备中膨胀套组件一或膨胀套组件二结构示意图。

图4为一种煤层气开采辅助设备中法兰盘定位组件和角度调节组件爆炸结构示意图；

具体实施方式

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种煤层气开采辅助设备，包括定位法兰盘组件、角度调节组件、辅助空心杆1、抽采杆2、移动座组件一、移动座组件二、膨胀套组件一8和膨胀套组件二13，其中，所述定位法兰盘组件内限位有所述角度调节组件，所述辅助空心杆1从所述角度调节组件的中心孔内穿过，其特征在于，

所述定位法兰盘组件定位于煤层抽采钻孔内，且所述辅助空心杆1能够以所述角度调节组件为支点作一定幅度摆动，以方便将所述辅助空心杆1伸入所述煤层抽采钻孔内；

所述抽采杆2套设于所述辅助空心杆1的中心孔21内，且所述抽采杆2的内端一体连接有螺纹杆一7和螺纹杆二10，所述螺纹杆一7和螺纹杆二10的螺旋方向相反，且螺距相同；

所述螺纹杆一7上螺纹连接有所述移动座组件一6，所述移动座组件一6上固定设置有膨胀套组件一8；

所述螺纹杆二10上螺纹连接有所述移动座组件二11，所述移动座组件二11上固定设置有膨胀套组件二13；

所述螺纹杆二10的前端还设置有导向段14，所述导向段14与所述螺纹杆二之间可相对转动连接设置；

所述螺纹杆一7和螺纹杆二10之间的中间位置设置有多个煤层气抽采孔；

所述移动座组件一6、移动座组件二11与辅助空心杆1之间还设置有轴向延伸的防转杆，所述防转杆伸入位于所述辅助空心杆1上的防转孔5内，所述移动座组件一6、移动座组件二11与所述辅助空心杆1之间不可转动但能够轴向移动；

当转动所述抽采杆2时，能够调节所述移动座组件一6与移动座组件二11之间的距离，以便调节膨胀套组件一8和膨胀套组件二13之间的间距，进而调节膨胀套组件一8和膨胀套组件二13之间抽采腔的大小和位置。

在本实施例中，本发明还包括膨胀控制器，所述膨胀控制器能够控制所述调节膨胀套组件一8和膨胀套组件二13膨胀与收缩，且所述调节膨胀套组件一8和膨胀套组件二13膨胀时，其外周壁能够与煤层抽采钻孔内壁密封配合。

作为较佳的实施例，所述定位法兰盘组件包括上法兰盘3和下法兰盘4，所述上法兰盘3和下法兰盘4之间采用多个螺栓连接在一起，且所述上法兰盘3和下法兰盘4之间围绕设置有限位腔，所述角度调节组件轴向和径向定位于所述限位腔内。

此外，在本发明中，所述角度调节组件包括定位环19、凸弧环18和凹弧环17，其中，所述定位环19的外周壁为圆柱结构，且所述定位环19的外周壁定位于所述限位腔的内壁上，所述定位环19的内周壁上一体固定设置有凸弧环18，所述凸弧环18的外凸弧环面上配合设置有凹弧环17，所述凹弧环17的内周壁为与辅助空心杆1配合的内孔壁，所述凹弧环17与所述凸弧环18之间为可相对滑动调节设置，以便使得所述辅助空心杆1的中心轴线与定位法兰盘组件的中心轴线在一定范围内调节。

作为较佳的实施例，所述角度调节组件还包括弹性环套20，所述弹性环套20分别位于所述凹弧环17的上端面与所述上法兰盘内壁、凹弧环的下端面与所述下法兰盘内壁之间，所述辅助空心杆1的外周壁与所述上法兰盘、下法兰盘的内周壁之间均设置有调节间隙。

作为更佳的实施例，所述移动座组件一6包括一体设置的螺纹套一16和外固定套，所述移动座组件二包括一体设置的螺纹套二12和外固定套，所述螺纹套一16和螺纹套二12的内孔上设置有旋向相反螺距相同的内螺纹，所述螺纹套一16和螺纹套二12的外部分别同轴固定连接有所述外固定套，所述膨胀套组件一8或膨胀套组件二13固定在所述外固定套上。

如图3所示，所述膨胀套组件一8和膨胀套组件二13结构相同，均包括限位固定环套26、膨胀环套22、高压管25和连接接头，其中，所述外固定套在其周向上设置有多个连通槽，所述限位固定环套26限位固定于所述外固定套的内壁上，且所述膨胀环套22套设延伸出所述外固定套的外部，且所述膨胀环套22与所述限位固定环套26之间固定连接，所述膨胀环套22内部设置有腔体，所述腔体通过连接接头与所述高压管25连接，所述高压管与膨胀控制器连接。

所述膨胀套组件一8和膨胀套组件二13均还包括多孔内胀套24，所述多孔内胀套24为多孔结构，且所述多孔内胀套24均匀的布设在所述膨胀环套22内部的腔体内，所述膨胀控制器为油泵，通过油泵泵入的液压油使得所述多孔内胀套24和膨胀环套22均匀同时膨胀，实现膨胀环套22的外周与抽采钻孔密封配合。

此外，为了保证密闭性，所述膨胀环套22的外周壁还固定设置有一层具有弹性的密封套23，所述密封套23的外周壁为凹凸不平的结构。

为了便于将辅助空心杆伸入钻孔内，所述螺纹杆二10与所述导向段14之间采用可转动座15连接在一起，所述导向段的前端为锥形结构。

本发明采用集中局部区域抽采的方式，可以有效的提高抽采效率和可靠性，不需要过大的抽采功率即可，可以大大的提高抽采效果；本发明采用法兰盘定位组件进行定位，并使得辅助空心杆能够以角度调节组件为支点作一定幅度摆动，这样可以方便将辅助空心杆伸入煤层抽采钻孔内，提高了抽采管的布置效率，同时，抽采杆伸入辅助空心杆内，这样，可以保护抽采杆，防止抽采杆之间置于钻孔内产生的破裂等风险；本发明的移动座组件一、移动座组件二可以方便的调节膨胀套组件一和膨胀套组件二之间的间距，方便对于抽采腔的大小和位置进行控制，实现重点抽采；本发明的膨胀套组件一和膨胀套组件二的膨胀更加可靠，密封性更好，而且采用液压的方式进行膨胀，内部设置多孔内胀套，可以使得膨胀更加均匀，提高密闭性和使用寿命。

此外，本发明如果能够与对于煤层气具有监控作用的监控设备配合使用，效果更佳。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤层气开采辅助设备，包括定位法兰盘组件、角度调节组件、辅助空心杆（1）、抽采杆（2）、移动座组件一、移动座组件二、膨胀套组件一（8）和膨胀套组件二（13），其中，所述定位法兰盘组件内限位有所述角度调节组件，所述辅助空心杆（1）从所述角度调节组件的中心孔内穿过，其特征在于，

所述定位法兰盘组件定位于煤层抽采钻孔内，且所述辅助空心杆（1）能够以所述角度调节组件为支点作一定幅度摆动，以方便将所述辅助空心杆（1）伸入所述煤层抽采钻孔内；

所述抽采杆（2）套设于所述辅助空心杆（1）的中心孔（21）内，且所述抽采杆（2）的内端一体连接有螺纹杆一（7）和螺纹杆二（10），所述螺纹杆一（7）和螺纹杆二（10）的螺旋方向相反，且螺距相同；

所述螺纹杆一（7）上螺纹连接有所述移动座组件一（6），所述移动座组件一（6）上固定设置有膨胀套组件一（8）；

所述螺纹杆二（10）上螺纹连接有所述移动座组件二（11），所述移动座组件二（11）上固定设置有膨胀套组件二（13）；

所述螺纹杆二（10）的前端还设置有导向段（14），所述导向段（14）与所述螺纹杆二之间可相对转动连接设置；

所述螺纹杆一（7）和螺纹杆二（10）之间的中间位置设置有多个煤层气抽采孔；

所述移动座组件一（6）、移动座组件二（11）与辅助空心杆（1）之间还设置有轴向延伸的防转杆，所述防转杆伸入位于所述辅助空心杆（1）上的防转孔（5）内，所述移动座组件一（6）、移动座组件二（11）与所述辅助空心杆（1）之间不可转动但能够轴向移动；

当转动所述抽采杆（2）时，能够调节所述移动座组件一（6）与移动座组件二（11）之间的距离，以便调节膨胀套组件一（8）和膨胀套组件二（13）之间的间距，进而调节膨胀套组件一（8）和膨胀套组件二（13）之间抽采腔的大小和位置。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，还包括膨胀控制器，所述膨胀控制器能够控制调节所述膨胀套组件一（8）和膨胀套组件二（13）膨胀与收缩，且调节所述膨胀套组件一（8）和膨胀套组件二（13）膨胀时，其外周壁能够与煤层抽采钻孔内壁密封配合。

3.根据权利要求2所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述定位法兰盘组件包括上法兰盘（3）和下法兰盘（4），所述上法兰盘（3）和下法兰盘（4）之间采用多个螺栓连接在一起，且所述上法兰盘（3）和下法兰盘（4）之间围绕设置有限位腔，所述角度调节组件轴向和径向定位于所述限位腔内。

4.根据权利要求3所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述角度调节组件包括定位环（19）、凸弧环（18）和凹弧环（17），其中，所述定位环（19）的外周壁为圆柱结构，且所述定位环（19）的外周壁定位于所述限位腔的内壁上，所述定位环（19）的内周壁上一体固定设置有凸弧环（18），所述凸弧环（18）的外凸弧环面上配合设置有凹弧环（17），所述凹弧环（17）的内周壁为与辅助空心杆（1）配合的内孔壁，所述凹弧环（17）与所述凸弧环（18）之间为可相对滑动调节设置，以便使得所述辅助空心杆（1）的中心轴线与定位法兰盘组件的中心轴线在一定范围内调节。

5.根据权利要求4所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述角度调节组件还包括弹性环套（20），所述弹性环套（20）分别位于所述凹弧环（17）的上端面与所述上法兰盘内壁、凹弧环的下端面与所述下法兰盘内壁之间，所述辅助空心杆（1）的外周壁与所述上法兰盘、下法兰盘的内周壁之间均设置有调节间隙。

6.根据权利要求5所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述移动座组件一（6）包括一体设置的螺纹套一（16）和外固定套，所述移动座组件二包括一体设置的螺纹套二（12）和外固定套，所述螺纹套一（16）和螺纹套二（12）的内孔上设置有旋向相反螺距相同的内螺纹，所述螺纹套一（16）和螺纹套二（12）的外部分别同轴固定连接有所述外固定套，所述膨胀套组件一（8）或膨胀套组件二（13）固定在所述外固定套上。

7.根据权利要求6所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述膨胀套组件一（8）和膨胀套组件二（13）结构相同，均包括限位固定环套（26）、膨胀环套（22）、高压管（25）和连接接头，其中，所述外固定套在其周向上设置有多个连通槽，所述限位固定环套（26）限位固定于所述外固定套的内壁上，且所述膨胀环套（22）套设延伸出所述外固定套的外部，且所述膨胀环套（22）与所述限位固定环套（26）之间固定连接，所述膨胀环套（22）内部设置有腔体，所述腔体通过连接接头与所述高压管（25）连接，所述高压管与膨胀控制器连接。

8.根据权利要求7所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述膨胀套组件一（8）和膨胀套组件二（13）均还包括多孔内胀套（24），所述多孔内胀套（24）为多孔结构，且所述多孔内胀套（24）均匀的布设在所述膨胀环套（22）内部的腔体内，所述膨胀控制器为油泵，通过油泵泵入的液压油使得所述多孔内胀套（24）和膨胀环套（22）均匀同时膨胀，实现膨胀环套（22）的外周与抽采钻孔密封配合。

9.根据权利要求8所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述膨胀环套（22）的外周壁还固定设置有一层具有弹性的密封套（23），所述密封套（23）的外周壁为凹凸不平的结构。

10.根据权利要求1所述的一种煤层气开采辅助设备，其特征在于，所述螺纹杆二（10）与所述导向段（14）之间采用可转动座（15）连接在一起，所述导向段的前端为锥形结构。

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