CN113279756B - 一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及不动管柱的二氧化碳相变致裂增透技术领域，且公开了一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，所述致裂增透机构外圈设置有冷却机构，所述致裂增透机构顶部螺纹连接有观察螺栓，所述致裂增透机构内靠近顶部固定连接有推动机构，所述致裂增透机构右侧顶部固定连接有进气阀，所述进气阀右侧固定连接有进气管，所述进气管右端固定连接有气泵。该不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统及其控制方法，将整个液罐底部通过固定刺插入到煤层中进行固定，同时在插入过程中穿透刺带动注液管插入到煤层中，在将环管设置在液罐周围，并固定，将液态二氧化碳管和进液阀连接，打开进液阀将液态二氧化碳输送进液罐内的推板底部。
Description
技术领域
本发明涉及不动管柱的二氧化碳相变致裂增透技术领域，具体为一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统及其控制方法。
背景技术
煤层气是与煤伴生、共生的气体资源，指储存在煤层中的烃类气体，以甲烷为主要成分，属于非常规天然气。煤层气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，煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。是煤的伴生矿产资源，煤层气开采困难，为了提高煤层气的抽采效率，目前主要通过水力喷射压裂、水力冲孔和燃爆压裂等方法来增加、扩大煤层气的运移通道，增加煤层裂隙,
水力喷射压裂因为煤层厚度的原因，导致压裂效果有效，水力冲孔需要消耗大量的水资源，同时导致煤层土地湿软易坍塌，易发生矿难事故，燃爆压裂充满危险型，煤层气为易燃易爆气体，容易导致更大的事故发生，因此需要重新设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，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：一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，包括致裂增透机构，所述致裂增透机构外圈设置有冷却机构，所述致裂增透机构顶部螺纹连接有观察螺栓，所述致裂增透机构内靠近顶部固定连接有推动机构，所述致裂增透机构右侧顶部固定连接有进气阀，所述进气阀右侧固定连接有进气管，所述进气管右端固定连接有气泵，所述致裂增透机构内底部固定连接有缓冲机构，所述致裂增透机构右侧靠近中间固定连接有进液阀。
优选的，所述致裂增透机构包括液罐，所述液罐左侧顶部固定连接有气压表，所述液罐左侧底部插接有温度表，所述液罐底部外圈固定连接有固定刺，所述液罐底部在固定刺内侧固定连接有注液管，所述注液管顶端在液罐内固定连接有电磁阀，所述注液管底端固定连接有支撑架，所述支撑架底部固定连接有穿透刺，所述支撑架内侧固定连接有保护网。
优选的，所述注液管等间距密集分布在液罐底部，所述液罐右侧顶部固定连接有进气阀，所述液罐右侧靠近中间固定连接有进液阀。
优选的，所述冷却机构包括环管，所述环管套接于液罐外壁，所述环管内圈固定连接有喷嘴，所述环管左侧固定连接有分配管，所述分配管左侧靠近底部固定连接有水泵，所述水泵底部固定连接有水箱，所述水泵左侧固定连接有抽水管，所述抽水管底端固定连接有水箱。
优选的，所述环管等间距密集分布在液罐外壁，所述环管之间设置有连通杆，所述环管相互通过连通杆固定连接。
优选的，所述推动机构包括推板，所述推板滑动连接于液罐内，所述推板顶部固定连接有限位杆，所述限位杆底部外壁固定连接有卡接环齿，所述限位杆在卡接环齿底部套接有限位套，所述限位套外壁固定连接有液罐，所述推板顶部两侧固定连接有拉手。
优选的，所述限位杆设置有四根，四根所述限位杆直角交叉分布在液罐内。
优选的，所述缓冲机构包括缓冲套，所述缓冲套固定连接于液罐内底部，所述缓冲套内套接有缓冲杆，所述缓冲杆靠近顶端固定连接有限位环，所述缓冲杆在限位环底部套接有缓冲弹簧。
本发明要解决的另一技术问题提供一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题；
为实现上述目的，本实发明提供如下技术方案：包括以下步骤：
S1、安装、固定
将整个液罐底部通过固定刺插入到煤层中进行固定，同时在插入过程中穿透刺带动注液管插入到煤层中，在将环管设置在液罐周围，并固定。
S2、加液、加压
将液态二氧化碳管和进液阀连接，打开进液阀将液态二氧化碳输送进液罐内的推板底部，打开进气阀，在通过气泵工作将高压气体通过进气管输送进液罐内推板顶部，将液罐顶部充斥满高压气体。
S3、注射
当向液罐内推板顶部继续加压过程中，使得推板具有向下推动的力，推板向下推动的力克服卡接环齿和限位套卡接的力，电磁阀打开，高压气力作为动力带动推板瞬间向下，将液罐内的液态二氧化碳通过注液管注射进行煤层中。
S4、冷却
在步骤S2和S3中，水泵持续工作通过抽水管将水箱内的冷却水输送至分配管内，在通过分配管输送进环管内，通过环管内圈的喷嘴喷出，从而保证液罐始终处在低温状态下，同时气压表和温度表实时监测液罐内的压力和温度。
与现有技术相比，本发明提供了一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统及其控制方法，具备以下有益效果：
1、该不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统及其控制方法，通过设置的气泵和进液阀，将整个液罐底部通过固定刺插入到煤层中进行固定，同时在插入过程中穿透刺带动注液管插入到煤层中，在将环管设置在液罐周围，并固定，将液态二氧化碳管和进液阀连接，打开进液阀将液态二氧化碳输送进液罐内的推板底部，打开进气阀，在通过气泵工作将高压气体通过进气管输送进液罐内推板顶部，将液罐顶部充斥满高压气体，能够为二氧化碳相变致裂增透的实现，提前进行充能，保证了煤层气的开采率提高。
2、该不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统及其控制方法，通过设置的推动机构，当向液罐内推板顶部继续加压过程中，使得推板具有向下推动的力，推板向下推动的力克服卡接环齿和限位套卡接的力，电磁阀打开，高压气力作为动力带动推板瞬间向下，将液罐内的液态二氧化碳通过注液管注射进行煤层中，能够达到快速二氧化碳相变致裂增透的目的，从而方便了后期煤层气的开采，有效的解决了水力喷射压裂因为煤层厚度的原因，导致压裂效果有效，水力冲孔需要消耗大量的水资源，同时导致煤层土地湿软易坍塌，易发生矿难事故，燃爆压裂充满危险型，煤层气为易燃易爆气体，容易导致更大的事故发生的问题。
3、该不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统及其控制方法，通过设置的冷却机构，水泵持续工作通过抽水管将水箱内的冷却水输送至分配管内，在通过分配管输送进环管内，通过环管内圈的喷嘴喷出，从而保证液罐始终处在低温状态下，同时气压表和温度表实时监测液罐内的压力和温度，能够保证整个液罐在二氧化碳相变致裂增透工作中的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明正面结构示意图；
图2为本发明整体结构正面剖面示意图；
图3为本推出机构正面示意图；
图4为缓冲机构正面剖面示意图；
图5为注液管、穿透刺等结构配合示意图；
图6为冷却机构和液罐配合正面剖面示意图。
图中：1、致裂增透机构；11、液罐；12、气压表；13、温度表；14、电磁阀；15、注液管；16、固定刺；17、保护网；18、穿透刺；19、支撑架；2、冷却机构；21、水箱；22、抽水管；23、水泵；24、分配管；25、连通杆；26、环管；27、喷嘴；3、观察螺栓；4、进气阀；5、进气管；6、气泵；7、推动机构；71、限位套；72、限位杆；73、拉手；74、推板；75、卡接环齿；8、进液阀；9、缓冲机构；91、缓冲杆；92、限位环；93、缓冲弹簧；94、缓冲套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，包括致裂增透机构1，致裂增透机构1外圈设置有冷却机构2，致裂增透机构1顶部螺纹连接有观察螺栓3，致裂增透机构1内靠近顶部固定连接有推动机构7，致裂增透机构1右侧顶部固定连接有进气阀4，进气阀4右侧固定连接有进气管5，进气管5右端固定连接有气泵6，致裂增透机构1内底部固定连接有缓冲机构9，致裂增透机构1右侧靠近中间固定连接有进液阀8。
致裂增透机构1包括液罐11，液罐11左侧顶部固定连接有气压表12，液罐11左侧底部插接有温度表13，液罐11底部外圈固定连接有固定刺16，液罐11底部在固定刺16内侧固定连接有注液管15，注液管15顶端在液罐11内固定连接有电磁阀14，注液管15底端固定连接有支撑架19，支撑架19底部固定连接有穿透刺18，支撑架19内侧固定连接有保护网17，注液管15等间距密集分布在液罐11底部，液罐11右侧顶部固定连接有进气阀4，液罐11右侧靠近中间固定连接有进液阀8。
冷却机构2包括环管26，环管26套接于液罐11外壁，环管26内圈固定连接有喷嘴27，环管26左侧固定连接有分配管24，分配管24左侧靠近底部固定连接有水泵23，水泵23底部固定连接有水箱21，水泵23左侧固定连接有抽水管22，抽水管22底端固定连接有水箱21，环管26等间距密集分布在液罐11外壁，环管26之间设置有连通杆25，环管26相互通过连通杆25固定连接。
推动机构7包括推板74，推板74滑动连接于液罐11内，推板74顶部固定连接有限位杆72，限位杆72底部外壁固定连接有卡接环齿75，限位杆72在卡接环齿75底部套接有限位套71，限位套71外壁固定连接有液罐11，限位杆72设置有四根，四根限位杆72直角交叉分布在液罐11内，推板74顶部两侧固定连接有拉手73。
缓冲机构9包括缓冲套94，缓冲套94固定连接于液罐11内底部，缓冲套94内套接有缓冲杆91，缓冲杆91靠近顶端固定连接有限位环92，缓冲杆91在限位环92底部套接有缓冲弹簧93。
本发明要解决的另一技术问题提供一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题；
为实现上述目的，本实发明提供如下技术方案：包括以下步骤：
S1、安装、固定
将整个液罐11底部通过固定刺16插入到煤层中进行固定，同时在插入过程中穿透刺18带动注液管15插入到煤层中，在将环管设置在液罐11周围，并固定。
S2、加液、加压
将液态二氧化碳管和进液阀8连接，打开进液阀8将液态二氧化碳输送进液罐11内的推板74底部，打开进气阀4，在通过气泵6工作将高压气体通过进气管5输送进液罐11内推板74顶部，将液罐11顶部充斥满高压气体。
S3、注射
当向液罐11内推板74顶部继续加压过程中，使得推板74具有向下推动的力，推板74向下推动的力克服卡接环齿75和限位套71卡接的力，电磁阀14打开，高压气力作为动力带动推板74瞬间向下，将液罐11内的液态二氧化碳通过注液管15注射进行煤层中。
S4、冷却
在步骤S2和S3中，水泵23持续工作通过抽水管22将水箱21内的冷却水输送至分配管24内，在通过分配管24输送进环管26内，通过环管26内圈的喷嘴27喷出，从而保证液罐11始终处在低温状态下，同时气压表12和温度表13实时监测液罐11内的压力和温度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，包括致裂增透机构（1），其特征在于：所述致裂增透机构（1）外圈设置有冷却机构（2），所述致裂增透机构（1）顶部螺纹连接有观察螺栓（3），所述致裂增透机构（1）内靠近顶部固定连接有推动机构（7），所述致裂增透机构（1）右侧顶部固定连接有进气阀（4），所述进气阀（4）右侧固定连接有进气管（5），所述进气管（5）右端固定连接有气泵（6），所述致裂增透机构（1）内底部固定连接有缓冲机构（9），所述致裂增透机构（1）右侧靠近中间固定连接有进液阀（8）；
所述致裂增透机构（1）包括液罐（11），所述液罐（11）左侧顶部固定连接有气压表（12），所述液罐（11）左侧底部插接有温度表（13），所述液罐（11）底部外圈固定连接有固定刺（16），所述液罐（11）底部在固定刺（16）内侧固定连接有注液管（15），所述注液管（15）顶端在液罐（11）内固定连接有电磁阀（14），所述注液管（15）底端固定连接有支撑架（19），所述支撑架（19）底部固定连接有穿透刺（18），所述支撑架（19）内侧固定连接有保护网（17）；
所述冷却机构（2）包括环管（26），所述环管（26）套接于液罐（11）外壁，所述环管（26）内圈固定连接有喷嘴（27），所述环管（26）左侧固定连接有分配管（24），所述分配管（24）左侧靠近底部固定连接有水泵（23），所述水泵（23）底部固定连接有水箱（21），所述水泵（23）左侧固定连接有抽水管（22），所述抽水管（22）底端固定连接有水箱（21）；
所述推动机构（7）包括推板（74），所述推板（74）滑动连接于液罐（11）内，所述推板（74）顶部固定连接有限位杆（72），所述限位杆（72）底部外壁固定连接有卡接环齿（75），所述限位杆（72）在卡接环齿（75）底部套接有限位套（71），所述限位套（71）外壁固定连接有液罐（11），所述推板（74）顶部两侧固定连接有拉手（73）；
缓冲机构（9）包括缓冲套（94），所述缓冲套（94）固定连接于液罐（11）内底部，所述缓冲套（94）内套接有缓冲杆（91），所述缓冲杆（91）靠近顶端固定连接有限位环（92），所述缓冲杆（91）在限位环（92）底部套接有缓冲弹簧（93）。
2.根据权利要求1所述的一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，其特征在于：所述注液管（15）等间距密集分布在液罐（11）底部，所述液罐（11）右侧顶部固定连接有进气阀（4），所述液罐（11）右侧靠近中间固定连接有进液阀（8）。
3.根据权利要求1所述的一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，其特征在于：所述环管（26）等间距密集分布在液罐（11）外壁，所述环管（26）之间设置有连通杆（25），所述环管（26）相互通过连通杆（25）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种不动管柱的二氧化碳相变致裂增透系统，其特征在于：所述限位杆（72）设置有四根，四根所述限位杆（72）直角交叉分布在液罐（11）内。
5.一种基于权利要求1-4任一项系统的不动管柱的二氧化碳相变致裂增透控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、安装、固定
将整个液罐（11）底部通过固定刺（16）插入到煤层中进行固定，同时在插入过程中穿透刺（18）带动注液管（15）插入到煤层中，在将环管设置在液罐（11）周围，并固定；
S2、加液、加压
将液态二氧化碳管和进液阀（8）连接，打开进液阀（8）将液态二氧化碳输送进液罐（11）内的推板（74）底部，打开进气阀（4），在通过气泵（6）工作将高压气体通过进气管（5）输送进液罐（11）内推板（74）顶部，将液罐（11）顶部充斥满高压气体；
S3、注射
当向液罐（11）内推板（74）顶部继续加压过程中，使得推板（74）具有向下推动的力，推板（74）向下推动的力克服卡接环齿（75）和限位套（71）卡接的力，电磁阀（14）打开，高压气力作为动力带动推板（74）瞬间向下，将液罐（11）内的液态二氧化碳通过注液管（15）注射进行煤层中；
S4、冷却
在步骤S2和S3中，水泵（23）持续工作通过抽水管（22）将水箱（21）内的冷却水输送至分配管（24）内，在通过分配管（24）输送进环管（26）内，通过环管（26）内圈的喷嘴（27）喷出，从而保证液罐（11）始终处在低温状态下，同时气压表（12）和温度表（13）实时监测液罐（11）内的压力和温度。
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