CN113309491B - 一种多煤层合采的高效合采装置及合采方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多煤层合采的高效合采装置及合采方法，涉及瓦斯合采技术领域，包括：封口座，密封设置于抽采孔口处；抽采控制管，密封穿设于所述封口座中，且所述抽采控制管上设置有抽采控制总阀，用于控制抽采启停或抽采流量；抽采管，伸入于抽采孔中，且采用法兰与抽采控制管相连；且，所述抽采管上至少预置有三组分段合采组件，各个所述分段合采组件的轴向跨度与与之对应的煤层相适配，从而实现分段抽采；且，每组所述分段合采组件所对应的抽采管上开设有一组抽采孔，所述抽采孔上设置有控制阀，且通过控制阀的开关，能够实现多煤层合采的精确抽采。

Description

一种多煤层合采的高效合采装置及合采方法
技术领域
本发明涉及瓦斯合采技术领域，具体是一种多煤层合采的高效合采装置及合采方法。
背景技术
在一些多煤层地区往往存在煤层层数多、层间距小、含气量高等特点，并且，在这类多煤层地区，单一煤层往往比较薄，因此开采单层在经济上并不合理，因此在多煤层发育区，往往在煤层气井实施分层压裂、合层排采来提高产能，提高经济效益，但是多煤层合采又会存在层间干扰现象，导致合采产能偏低，并且分层压裂又较为繁琐。
因此，有必要提供一种多煤层合采的高效合采装置及合采方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多煤层合采的高效合采装置，包括：
封口座，密封设置于抽采孔口处；
抽采控制管，密封穿设于所述封口座中，且所述抽采控制管上设置有抽采控制总阀，用于控制抽采启停或抽采流量；
抽采管，伸入于抽采孔中，且采用法兰与抽采控制管相连；
且，所述抽采管上至少预置有三组分段合采组件，各个所述分段合采组件的轴向跨度与与之对应的煤层相适配，从而实现分段抽采；
且，每组所述分段合采组件所对应的抽采管上开设有一组抽采孔，所述抽采孔上设置有控制阀，且通过控制阀的开关，能够实现多煤层合采的精确抽采。
进一步，作为优选，所述控制阀和抽采控制总阀均由控制器进行控制，且所述控制器被配置为：合采前期，所述控制器控制所述抽采控制总阀关闭，控制各组所述控制阀开启，使得高透气性煤层中的瓦斯进入至低透气性煤层中进行裂隙改造；且抽采时，所述控制器控制抽采控制总阀开启，按组逐一开启控制阀。
进一步，作为优选，初始阶段，各个所述分段合采组件的轴向跨度大于与之对应的煤层跨度；且所述分段合采组件的跨度可调。
进一步，作为优选，所述分段合采组件包括：
两个移动密封组件，两个所述移动密封组件分别对应煤层上下分界面；
两个所述移动密封组件之间采用弹性阻隔环相连，且初始阶段，所述弹性阻隔环的长度大于两个移动密封组件之间的距离，所述弹性阻隔环为弹性环体，其上布有网孔，用于拦截煤粒碎屑。
进一步，作为优选，所述移动密封组件至少包括：
安装座，滑动套设于所述抽采管外部；
囊座，为圆周布设的多个，且各个所述囊座均嵌入在所述安装座中，用于共同支撑密封囊；
且，所述密封囊的涨缩，由外部液压控制器通过液压线路进行控制。
进一步，作为优选，所述安装座的内侧固定嵌入有环形抱紧囊，所述抱紧囊能够在移动密封组件进行移动时，为其提供阻力，以及在移动密封组件静止时，将其抱紧在抽采管上，且，所述抱紧囊的涨缩由外部液压控制器通过液压线路进行控制。
进一步，作为优选，所述移动密封组件还包括：
安装环一，固定在安装座远离弹性阻隔环的一侧，且同轴套设在抽采管外部；
安装环二，同轴套设在抽采管外部且与所述安装环一相连；
至少三个伸缩杆，三个所述伸缩杆圆周阵列排布且铰接在所述安装环二上，且其另一端与轮柱相铰接，所述轮柱的另一端设置有转轮，所述转轮为自主驱动转轮，且所述轮柱的中部与支撑座相铰接，所述支撑座固定在安装环一上。
进一步，作为优选，所述伸缩杆由伸缩控制器进行控制，且所述伸缩控制器被配置为：当所述移动密封组件进行移动时，所述伸缩控制器控制伸缩杆进行伸长，驱动转轮贴附在抽采管上，使得转轮能够沿所述抽采管的轴向进行移动；且当所述移动密封组件静止时，所述伸缩控制器控制伸缩杆进行缩短，驱动转轮支撑在钻孔内壁上，实现对于抽采管的扶正。
进一步，作为优选，所述封口座为阶梯型，且所述封口座的外部周向上设置有多个注浆锚杆以及密封垫；所述封口座中还嵌入有伸入至抽采管中的压裂管。
一种多煤层合采的高效合采装置的合采方法，包括如下步骤：
S1.下入抽采管，并通过法兰将抽采管与抽采控制管相连，并且安装封口座；
S2.通过伸缩控制器控制伸缩杆进行伸长，从而驱动转轮贴附在抽采管上，使得转轮能够沿所述抽采管的轴向进行移动，实现分段合采组件的轴向跨度调节；
S3.控制密封囊进行膨胀，使其与孔壁之间实现密封；
S4.合采前期，所述控制器控制所述抽采控制总阀关闭，控制各组所述控制阀开启，使得高透气性煤层中的瓦斯进入至低透气性煤层中进行裂隙改造；且抽采时，所述控制器控制抽采控制总阀开启，按组逐一开启控制阀。
与现有技术相比，本发明提供了一种多煤层合采的高效合采装置及合采方法，具有以下有益效果：
本发明实施例中设置有移动密封组件，利用移动密封组件进行分段密封时，当所述移动密封组件进行移动时，伸缩控制器控制伸缩杆进行伸长，驱动转轮贴附在抽采管上，使得转轮能够沿所述抽采管的轴向进行移动，提高了行驶的平稳性；且当所述移动密封组件静止时，所述伸缩控制器控制伸缩杆进行缩短，驱动转轮支撑在钻孔内壁上，实现对于抽采管的扶正，并且利用移动密封组件进行分段密封后，在合采前期，通过控制器控制所述抽采控制总阀关闭，控制各组所述控制阀开启，使得高透气性煤层中的瓦斯进入至低透气性煤层中进行裂隙改造，其中高透气性煤层中的瓦斯通过控制阀进入至抽采管中后，经过对应的控制阀进入至低透气性煤层中，冲击其裂缝，在一定程度上实现了煤层改造，之后抽采时，所述控制器控制抽采控制总阀开启，按组逐一开启控制阀，实现分段开采。
附图说明
图1为一种多煤层合采的高效合采装置的立体结构示意图；
图2为一种多煤层合采的高效合采装置中分段合采组件的结构示意图；
图3为图2的部分放大结构示意图；
图4为一种多煤层合采的高效合采装置中合采前以及合采时的瓦斯流动变化示意图；
图中：1、封口座；2、抽采控制管；3、抽采管；4、抽采孔；5、分段合采组件；6、控制阀；7、抽采煤层；8、分隔层；11、注浆锚杆；12、密封垫；51、弹性阻隔环；52、连接环；53、安装座；54、囊座；55、密封囊；56、抱紧囊；57、安装环一；58、安装环二；59、伸缩杆；510、轮柱；511、支撑座。
具体实施方式
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种多煤层合采的高效合采装置，包括：
封口座1，密封设置于抽采孔口处；
抽采控制管2，密封穿设于所述封口座1中，且所述抽采控制管2上设置有抽采控制总阀，用于控制抽采启停或抽采流量，较佳的，抽采控制总阀可以采用高压控制阀；
抽采管3，伸入于抽采孔中，且采用法兰与抽采控制管2相连；
且，所述抽采管3上至少预置有三组分段合采组件5，各个所述分段合采组件5的轴向跨度与与之对应的煤层相适配，从而实现分段抽采，也就是说，分段合采组件的数量与待合采的煤层的数量一致，并且二者位置大致相对应，并且相邻的待合采煤层之间为分隔层8，分隔层8至少包括岩层；
且，每组所述分段合采组件5所对应的抽采管3上开设有一组抽采孔4，所述抽采孔4上设置有控制阀6，且通过控制阀6的开关，能够实现多煤层合采的精确抽采。
作为较佳的实施例，所述控制阀6和抽采控制总阀均由控制器进行控制，且所述控制器被配置为：合采前期，所述控制器控制所述抽采控制总阀关闭，控制各组所述控制阀6开启，使得高透气性煤层中的瓦斯进入至低透气性煤层中进行裂隙改造，高透气性煤层中的瓦斯通过控制阀6进入至抽采管3中后，经过对应的控制阀进入至低透气性煤层中，冲击其裂缝，在一定程度上实现了煤层改造，另外，抽采管3中还可伸入压裂管，压裂管内可注入压裂支撑液，其与分段合采组件5相配合能够实现进一步分段压裂，从而作为对于气体冲击裂隙的补充，提高了煤层改造效果，之后抽采时，所述控制器控制抽采控制总阀开启，按组逐一开启控制阀6，实现分段开采。
作为较佳的实施例，初始阶段，各个所述分段合采组件5的轴向跨度大于与之对应的煤层跨度；且所述分段合采组件5的跨度可调。
具体的，如图2和3，所述分段合采组件5包括：
两个移动密封组件，两个所述移动密封组件分别对应煤层上下分界面；
两个所述移动密封组件之间采用弹性阻隔环51相连，且初始阶段，所述弹性阻隔环51的长度大于两个移动密封组件之间的距离，以便在调节两个移动密封组件的距离时，减少对于弹性阻隔环的拉伸，所述弹性阻隔环51为弹性环体，其上布有网孔，用于拦截煤粒碎屑，能够有效的阻止煤粒碎屑堵塞抽采孔。
另外，所述移动密封组件至少包括：
安装座53，滑动套设于所述抽采管3外部；
囊座54，为圆周布设的多个，且各个所述囊座54均嵌入在所述安装座53中，用于共同支撑密封囊55；
且，所述密封囊55的涨缩，由外部液压控制器通过液压线路进行控制。
作为较佳的实施例，所述安装座53的内侧固定嵌入有环形抱紧囊56，所述抱紧囊56能够在移动密封组件进行移动时，为其提供阻力，以及在移动密封组件静止时，将其抱紧在抽采管3上，且，所述抱紧囊56的涨缩由外部液压控制器通过液压线路进行控制。
本实施例中，所述移动密封组件还包括：
安装环一57，固定在安装座53远离弹性阻隔环51的一侧，且同轴套设在抽采管3外部；
安装环二58，同轴套设在抽采管3外部且与所述安装环一57相连；
至少三个伸缩杆59，三个所述伸缩杆59圆周阵列排布且铰接在所述安装环二58上，且其另一端与轮柱510相铰接，所述轮柱510的另一端设置有转轮，所述转轮为自主驱动转轮，且所述轮柱510的中部与支撑座511相铰接，所述支撑座511固定在安装环一57上。
作为较佳的实施例，所述伸缩杆59由伸缩控制器进行控制，且所述伸缩控制器被配置为：当所述移动密封组件进行移动时，所述伸缩控制器控制伸缩杆59进行伸长，驱动转轮贴附在抽采管3上，使得转轮能够沿所述抽采管3的轴向进行移动；且当所述移动密封组件静止时，所述伸缩控制器控制伸缩杆59进行缩短，驱动转轮支撑在钻孔内壁上，实现对于抽采管3的扶正，需要解释的是，往往抽采孔的内壁为凹凸不平的状态，因此，利用可弹性伸缩的密封囊能够有效的实现密封，并且凹凸不平的状态不利于转轮的行驶，因此，在移动密封组件进行移动时，通过伸缩控制器控制伸缩杆59进行伸长，驱动转轮贴附在抽采管3上，使得转轮能够沿所述抽采管3的轴向进行移动，提高了行驶的平稳性，另外为了保证抽采管3的平稳性，三个分段合采组件为依次序进行调整。
作为较佳的实施例，所述封口座1为阶梯型，且所述封口座1的外部周向上设置有多个注浆锚杆11以及密封垫12；所述封口座中还嵌入有伸入至抽采管中的压裂管。
一种多煤层合采的高效合采装置的合采方法，包括如下步骤：S1.下入抽采管3，并通过法兰将抽采管3与抽采控制管2相连，并且安装封口座1，封口座1中预留有排水管，以便排水降压；
S2.通过伸缩控制器控制伸缩杆59进行伸长，从而驱动转轮贴附在抽采管3上，使得转轮能够沿所述抽采管3的轴向进行移动，实现分段合采组件5的轴向跨度调节；
S3.控制密封囊55进行膨胀，使其与孔壁之间实现密封；
S4.合采前期，所述控制器控制所述抽采控制总阀关闭，控制各组所述控制阀6开启，使得高透气性煤层中的瓦斯进入至低透气性煤层中进行裂隙改造；且抽采时，所述控制器控制抽采控制总阀开启，按组逐一开启控制阀6。
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 (8)

1.一种多煤层合采的高效合采装置，其特征在于：包括：
封口座(1)，密封设置于抽采孔口处；
抽采控制管(2)，密封穿设于所述封口座(1)中，且所述抽采控制管(2)上设置有抽采控制总阀，用于控制抽采启停或抽采流量；
抽采管(3)，伸入于抽采孔中，且采用法兰与抽采控制管(2)相连；
且，所述抽采管(3)上至少预置有三组分段合采组件(5)，各个所述分段合采组件(5)的轴向跨度与与之对应的煤层相适配，从而实现分段抽采；
且，每组所述分段合采组件(5)所对应的抽采管(3)上开设有一组抽采孔(4)，所述抽采孔(4)上设置有控制阀(6)，且通过控制阀(6)的开关，能够实现多煤层合采的精确抽采；
所述分段合采组件(5)包括：
两个移动密封组件，两个所述移动密封组件分别对应煤层上下分界面；
两个所述移动密封组件之间采用弹性阻隔环(51)相连，且初始阶段，所述弹性阻隔环(51)的长度大于两个移动密封组件之间的距离，所述弹性阻隔环(51)为弹性环体，其上布有网孔，用于拦截煤粒碎屑；
所述移动密封组件至少包括：
安装座(53)，滑动套设于所述抽采管(3)外部；
囊座(54)，为圆周布设的多个，且各个所述囊座(54)均嵌入在所述安装座(53)中，用于共同支撑密封囊(55)；
且，所述密封囊(55)的涨缩，由外部液压控制器通过液压线路进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种多煤层合采的高效合采装置，其特征在于：所述控制阀(6)和抽采控制总阀均由控制器进行控制，且所述控制器被配置为：合采前期，所述控制器控制所述抽采控制总阀关闭，控制各组所述控制阀(6)开启，使得高透气性煤层中的瓦斯进入至低透气性煤层中进行裂隙改造；且抽采时，所述控制器控制抽采控制总阀开启，按组逐一开启控制阀(6)。
3.根据权利要求1所述的一种多煤层合采的高效合采装置，其特征在于：初始阶段，各个所述分段合采组件(5)的轴向跨度大于与之对应的煤层跨度；且所述分段合采组件(5)的跨度可调。
4.根据权利要求1所述的一种多煤层合采的高效合采装置，其特征在于：所述安装座(53)的内侧固定嵌入有环形抱紧囊(56)，所述抱紧囊(56)能够在移动密封组件进行移动时，为其提供阻力，以及在移动密封组件静止时，将其抱紧在抽采管(3)上，且，所述抱紧囊(56)的涨缩由外部液压控制器通过液压线路进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种多煤层合采的高效合采装置，其特征在于：所述移动密封组件还包括：
安装环一(57)，固定在安装座(53)远离弹性阻隔环(51)的一侧，且同轴套设在抽采管(3)外部；
安装环二(58)，同轴套设在抽采管(3)外部且与所述安装环一(57)相连；
至少三个伸缩杆(59)，三个所述伸缩杆(59)圆周阵列排布且铰接在所述安装环二(58)上，且其另一端与轮柱(510)相铰接，所述轮柱(510)的另一端设置有转轮，所述转轮为自主驱动转轮，且所述轮柱(510)的中部与支撑座(511)相铰接，所述支撑座(511)固定在安装环一(57)上。
6.根据权利要求5所述的一种多煤层合采的高效合采装置，其特征在于：所述伸缩杆(59)由伸缩控制器进行控制，且所述伸缩控制器被配置为：当所述移动密封组件进行移动时，所述伸缩控制器控制伸缩杆(59)进行伸长，驱动转轮贴附在抽采管(3)上，使得转轮能够沿所述抽采管(3)的轴向进行移动；且当所述移动密封组件静止时，所述伸缩控制器控制伸缩杆(59)进行缩短，驱动转轮支撑在钻孔内壁上，实现对于抽采管(3)的扶正。
7.根据权利要求1所述的一种多煤层合采的高效合采装置，其特征在于：所述封口座(1)为阶梯型，且所述封口座(1)的外部周向上设置有多个注浆锚杆(11)以及密封垫(12)；所述封口座中还嵌入有伸入至抽采管中的压裂管。
8.一种多煤层合采的高效合采装置的合采方法，其采用如权利要求1～7任意一项所述的高效合采装置进行合采，其特征在于：包括如下步骤：
S1.下入抽采管(3)，并通过法兰将抽采管(3)与抽采控制管(2)相连，并且安装封口座(1)；
S2.通过伸缩控制器控制伸缩杆(59)进行伸长，从而驱动转轮贴附在抽采管(3)上，使得转轮能够沿所述抽采管(3)的轴向进行移动，实现分段合采组件(5)的轴向跨度调节；
S3.控制密封囊(55)进行膨胀，使其与孔壁之间实现密封；
S4.合采前期，所述控制器控制所述抽采控制总阀关闭，控制各组所述控制阀(6)开启，使得高透气性煤层中的瓦斯进入至低透气性煤层中进行裂隙改造；且抽采时，所述控制器控制抽采控制总阀开启，按组逐一开启控制阀(6)。
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