CN115628055A - 一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其包括：安装底架；上驱动座，滑动设置在所述安装底架上；钻进增透组件，水平架设在所述上驱动座上，所述上驱动座上固定有安装盘，所述钻进增透组件同圆心的贯穿设置在所述安装盘上；外驱动齿座，固定在所述上驱动座上，所述外驱动齿座的输出端与所述钻进增透组件相连接；供水管，与所述钻进增透组件相连通；固定盘架，同轴心的固定在所述安装盘上；以及侧位抽采装置，与所述钻进增透组件相平行设置，多个所述侧位抽采装置周向垂直分布在所述固定盘架上。

Description

一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置

技术领域

本发明属于瓦斯抽采设备技术领域，具体是一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置。

背景技术

目前随着我国煤矿逐渐向深部开采，矿井瓦斯压力、瓦斯含量不断增大，高瓦斯矿井和突出矿井所占比例不断增加。以目前的技术来看，瓦斯治理最有效的方法是先抽后采，然而，低透气性煤层严重制约了瓦斯抽采效果，影响着煤矿安全生产，现有技术中，通过控制水力压裂形成的煤体裂隙沿预置裂隙方向发展，诱导裂隙沿着导向槽裂隙向控制孔扩展、贯通，实现定向水力压穿，能有效消除上述缺陷，但水力压裂的有效范围相对较小，导致在脱离压裂范围后，仍无法进行后续瓦斯抽采工作，影响抽采效率。

因此，本领域技术人员提供了一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，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：一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其包括：

安装底架；

上驱动座，滑动设置在所述安装底架上；

钻进增透组件，水平架设在所述上驱动座上，所述上驱动座上固定有安装盘，所述钻进增透组件同圆心的贯穿设置在所述安装盘上；

外驱动齿座，固定在所述上驱动座上，所述外驱动齿座的输出端与所述钻进增透组件相连接；

供水管，与所述钻进增透组件相连通；

固定盘架，同轴心的固定在所述安装盘上；以及

侧位抽采装置，与所述钻进增透组件相平行设置，多个所述侧位抽采装置周向垂直分布在所述固定盘架上。

进一步，作为优选，所述钻进增透组件包括：

主连接轴管，转动架设在所述安装盘中，所述主连接轴管的一侧可拆卸的螺纹套接固定有钻杆体；

前置喷管，套接在所述钻杆体的末端，所述前置喷管上可拆卸的固定有钻头，所述前置喷管与所述供水管相连通；

脉冲泵，与所述主连接轴管相连接；以及

射流增透装置，滑动套接在所述钻杆体外。

进一步，作为优选，所述射流增透装置包括：

内导水管，同轴设置在所述钻杆体内；

螺纹导管，通过轴承转动设置在所述内导水管外；

固定环轴，滑动设置在所述钻杆体内，所述固定环轴通过螺纹啮合作用套接在所述螺纹导管外；

外安装环座，密封套接固定在所述固定环轴外，并配合所述固定环轴形成排流环腔，所述排流环腔通过外接管与所述供水管相连通；以及

射流头，周向分布在所述外安装环座上，并与所述排流环腔相连通。

进一步，作为优选，所述钻杆体与前置喷管之间连接有气流通管，所述气流通管被构造成双层式管体结构，且所述气流通管上开设有多个喷孔，所述喷孔与所述气流通管内夹层相连通，所述内导水管中同轴固定有内支管，所述内支管通过两个侧通道与所述气流通管的内夹层相连接，所述内支管的另一端与所述脉冲泵相连接。

进一步，作为优选，所述射流头包括：

喷座主体；

上接头，其横截面被设置为倒三角形结构，所述上接头滑动设置在所述喷座主体内，所述上接头的中部设有排孔；

连接弹簧，连接在所述上接头与所述喷座主体之间；

密封环，套接固定在所述上接头上，所述喷座主体内设有与所述密封环相配合的限位环架；以及

内封件，固定在所述喷座主体上，所述内封件的一端伸入在所述上接头内，且所述上接头内开设有球槽口。

进一步，作为优选，所述侧位抽采装置包括：

安装导架，固定在所述固定盘架上，所述安装导架上平行转动设置有控制螺杆；

滑动座，螺纹滑动设置在所述控制螺杆上，所述滑动座上垂直固定有导送管，所述安装导架上固定有驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述控制螺杆相固定；

抽采管，滑动设置在所述导送管内，所述抽采管的一端固定有抽采泵；

外驱动架，其输出端与所述抽采管相固定，用于驱动所述抽采管轴向位移；以及

传振钻件，可相对转动的设置在所述抽采管的端部。

进一步，作为优选，所述传振钻件包括：

钻件主体，转动设置在所述抽采管的末端；

前置振头，设置在所述钻件主体的一侧，所述前置振头上靠近所述钻件主体的一侧固定有内嵌入套，所述内嵌入套的一端伸入连接在所述钻件主体内；

磁瓦，周向分布在所述钻件主体内；

固定磁件，固定在所述内嵌入套的圆周边沿位置，所述固定磁件与所述磁瓦相抵靠接触，且其接触面被设置为弧形结构；

轴压仓，对称设置在所述钻件主体内，所述轴压仓内滑动设置有活塞，所述活塞的一端均铰接在所述内嵌入套上，且两个所述轴压仓之间通过微型气压泵相连通，并形成内部循环排流。

进一步，作为优选，所述固定磁件与所述磁瓦之间呈同性相斥。

进一步，作为优选，所述抽采管上还连接有环流管，所述环流管的一端与所述钻进增透组件相连通，且各所述抽采管呈相同或不同长度伸入至煤层中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中采用钻进增透组件通过水力对低透气性煤层钻孔并进行内部压裂，其中，主要设置的射流增透装置能够将钻孔依次划分多个区域，从而对各抽采区域进行水力压裂工作，尤其还设置侧位抽采装置，侧位抽采装置能够从压裂范围周边进行瓦斯抽采，并配合钻进增透组件中的气流通管使得煤层中各抽采区域内对应形成裂隙通道，还设置的前置振头能进一步扩大压裂范围，从而保证抽采效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中钻进增透组件的结构示意图；

图3为本发明中射流增透装置的结构示意图；

图4为本发明中射流头的结构示意图；

图5为本发明中侧位抽采装置的结构示意图；

图6为本发明中传振钻件的结构示意图；

图7为本发明中抽采管呈不同长度伸入抽采的结构示意图；

图8为本发明中抽采管呈相同长度伸入抽采的结构示意图；

图中：1、安装底架；11、上驱动座；12、安装盘；13、固定盘架；14、外驱动齿座；15、供水管；2、侧位抽采装置；21、安装导架；22、驱动电机；23、滑动座；24、导送管；25、抽采泵；26、抽采管；3、钻进增透组件；31、主连接轴管；32、钻杆体；33、前置喷管；34、钻头；4、射流增透装置；41、螺纹导管；42、内导水管；43、外安装环座；44、固定环轴；45、气流通管；46、内支管；5、射流头；51、喷座主体；52、上接头；53、连接弹簧；54、密封环；55、内封件；6、传振钻件；61、钻件主体；62、前置振头；63、内嵌入套；64、固定磁件；65、磁瓦；66、轴压仓。

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施例中，一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其包括：

安装底架1；

上驱动座11，滑动设置在所述安装底架1上；

钻进增透组件3，水平架设在所述上驱动座11上，所述上驱动座上固定有安装盘12，所述钻进增透组件3同圆心的贯穿设置在所述安装盘12上；

外驱动齿座14，固定在所述上驱动座11上，所述外驱动齿座14的输出端与所述钻进增透组件3相连接；用于驱动钻进增透组件轴向位移，从而实现钻入压裂；

供水管15，与所述钻进增透组件3相连通；以提供水力压裂用的水源；

固定盘架13，同轴心的固定在所述安装盘12上；以及

侧位抽采装置2，与所述钻进增透组件3相平行设置，多个所述侧位抽采装置2周向垂直分布在所述固定盘架13上，侧位抽采装置能够从压裂周边进行瓦斯抽采。

本实施例中，所述钻进增透组件3包括：

主连接轴管31，转动架设在所述安装盘12中，所述主连接轴管31的一侧可拆卸的螺纹套接固定有钻杆体32；

前置喷管33，套接在所述钻杆体32的末端，所述前置喷管33上可拆卸的固定有钻头34，所述前置喷管33与所述供水管15相连通；前置喷管能够实习煤层内部的打湿效果，方便后期水力压裂；

脉冲泵，与所述主连接轴管31相连接；以及

射流增透装置4，滑动套接在所述钻杆体32外。

作为较佳的实施例，所述射流增透装置4包括：

内导水管42，同轴设置在所述钻杆体32内；

螺纹导管41，通过轴承转动设置在所述内导水管42外；

固定环轴44，滑动设置在所述钻杆体32内，所述固定环轴44通过螺纹啮合作用套接在所述螺纹导管41外；

外安装环座43，密封套接固定在所述固定环轴44外，并配合所述固定环轴44形成排流环腔，所述排流环腔通过外接管与所述供水管15相连通；以及

射流头5，周向分布在所述外安装环座43上，并与所述排流环腔相连通，尤其，能够将钻孔依次划分多个区域，从而有射流头对各抽采区域进行水力压裂工作。

本实施例中，所述钻杆体32与前置喷管33之间连接有气流通管45，所述气流通管45被构造成双层式管体结构，且所述气流通管45上开设有多个喷孔，所述喷孔与所述气流通管45内夹层相连通，所述内导水管42中同轴固定有内支管46，所述内支管46通过两个侧通道与所述气流通管45的内夹层相连接，所述内支管46的另一端与所述脉冲泵相连接，其中，主要通过气流通管对钻孔中的瓦斯进行初步抽采，并输送至脉冲泵，而当侧位抽采装置完成钻入就位后，由脉冲泵将瓦斯进行脉冲式输送，而侧位抽采装置能通过对其进行抽采，从而在多次往复后能够在煤层内形成完全的压裂输送通道。

本实施例中，所述射流头5包括：

喷座主体51；

上接头52，其横截面被设置为倒三角形结构，所述上接头52滑动设置在所述喷座主体51内，所述上接头52的中部设有排孔；

连接弹簧53，连接在所述上接头52与所述喷座主体51之间；

密封环54，套接固定在所述上接头52上，所述喷座主体51内设有与所述密封环54相配合的限位环架；以及

内封件55，固定在所述喷座主体51上，所述内封件55的一端伸入在所述上接头52内，且所述上接头52内开设有球槽口，以便射流头能够呈低压散流或高压射流，从而实现射流头对钻孔内壁的打湿或水力压裂。

本实施例中，所述侧位抽采装置2包括：

安装导架21，固定在所述固定盘架13上，所述安装导架21上平行转动设置有控制螺杆；

滑动座23，螺纹滑动设置在所述控制螺杆上，所述滑动座23上垂直固定有导送管24，所述安装导架21上固定有驱动电机22，所述驱动电机22的输出端与所述控制螺杆相固定；

抽采管26，滑动设置在所述导送管24内，所述抽采管26的一端固定有抽采泵25；

外驱动架(图中未示出)，其输出端与所述抽采管26相固定，用于驱动所述抽采管26轴向位移；以及

传振钻件6，可相对转动的设置在所述抽采管的端部。

作为较佳的实施例，所述传振钻件6包括：

钻件主体61，转动设置在所述抽采管26的末端；

前置振头62，设置在所述钻件主体61的一侧，所述前置振头62上靠近所述钻件主体61的一侧固定有内嵌入套63，所述内嵌入套63的一端伸入连接在所述钻件主体61内；

磁瓦65，周向分布在所述钻件主体61内；

固定磁件64，固定在所述内嵌入套63的圆周边沿位置，所述固定磁件64与所述磁瓦65相抵靠接触，且其接触面被设置为弧形结构；

轴压仓66，对称设置在所述钻件主体61内，所述轴压仓66内滑动设置有活塞，所述活塞的一端均铰接在所述内嵌入套63上，且两个所述轴压仓66之间通过微型气压泵相连通，并形成内部循环排流。

本实施例中，所述固定磁件64与所述磁瓦65之间呈同性相斥，尤其在抽采管钻入就位后，此时传振钻能够进行自主高频振动，从而能够增强内部裂隙扩展效果以及扩展范围，保证后期抽采。

本实施例中，所述抽采管26上还连接有环流管，所述环流管的一端与所述钻进增透组件相连通，且各所述抽采管26呈相同或不同长度伸入至煤层中，当抽采管呈同步伸入至煤层中时，抽采管能够对同一抽采区域进行高强度抽采工作，而当抽采管呈不同长度伸入至煤层中时，抽采管能够对各抽采区域同步抽采，保证抽采效率。

具体地，优先由外驱动齿座驱动钻进增透组件进行煤层钻孔，并通过射流头实现内部的水力压裂，而后气流通管对钻孔中的瓦斯进行初步抽采，并输送至脉冲泵，此时对应的侧位抽采装置完成钻入就位后，由脉冲泵将瓦斯进行脉冲式输送，而侧位抽采装置能通过对其进行抽采，从而在多次往复后能够在煤层内形成完全的压裂输送通道，而后可调节各侧位抽采装置的钻入深度，从而根据煤矿瓦斯浓度特性等进行适应性抽采工作。

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 (9)

1.一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：其包括：

安装底架(1)；

上驱动座(11)，滑动设置在所述安装底架(1)上；

钻进增透组件(3)，水平架设在所述上驱动座(11)上，所述上驱动座上固定有安装盘(12)，所述钻进增透组件(3)同圆心的贯穿设置在所述安装盘(12)上；

外驱动齿座(14)，固定在所述上驱动座(11)上，所述外驱动齿座(14)的输出端与所述钻进增透组件(3)相连接；

供水管(15)，与所述钻进增透组件(3)相连通；

固定盘架(13)，同轴心的固定在所述安装盘(12)上；以及

侧位抽采装置(2)，与所述钻进增透组件(3)相平行设置，多个所述侧位抽采装置(2)周向垂直分布在所述固定盘架(13)上。

2.根据权利要求1所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述钻进增透组件(3)包括：

主连接轴管(31)，转动架设在所述安装盘(12)中，所述主连接轴管(31)的一侧可拆卸的螺纹套接固定有钻杆体(32)；

前置喷管(33)，套接在所述钻杆体(32)的末端，所述前置喷管(33)上可拆卸的固定有钻头(34)，所述前置喷管(33)与所述供水管(15)相连通；

脉冲泵，与所述主连接轴管(31)相连接；以及

射流增透装置(4)，滑动套接在所述钻杆体(32)外。

3.根据权利要求2所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述射流增透装置(4)包括：

内导水管(42)，同轴设置在所述钻杆体(32)内；

螺纹导管(41)，通过轴承转动设置在所述内导水管(42)外；

固定环轴(44)，滑动设置在所述钻杆体(32)内，所述固定环轴(44)通过螺纹啮合作用套接在所述螺纹导管(41)外；

外安装环座(43)，密封套接固定在所述固定环轴(44)外，并配合所述固定环轴(44)形成排流环腔，所述排流环腔通过外接管与所述供水管(15)相连通；以及

射流头(5)，周向分布在所述外安装环座(43)上，并与所述排流环腔相连通。

4.根据权利要求3所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述钻杆体(32)与前置喷管(33)之间连接有气流通管(45)，所述气流通管(45)被构造成双层式管体结构，且所述气流通管(45)上开设有多个喷孔，所述喷孔与所述气流通管(45)内夹层相连通，所述内导水管(42)中同轴固定有内支管(46)，所述内支管(46)通过两个侧通道与所述气流通管(45)的内夹层相连接，所述内支管(46)的另一端与所述脉冲泵相连接。

5.根据权利要求3所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述射流头(5)包括：

喷座主体(51)；

上接头(52)，其横截面被设置为倒三角形结构，所述上接头(52)滑动设置在所述喷座主体(51)内，所述上接头(52)的中部设有排孔；

连接弹簧(53)，连接在所述上接头(52)与所述喷座主体(51)之间；

密封环(54)，套接固定在所述上接头(52)上，所述喷座主体(51)内设有与所述密封环(54)相配合的限位环架；以及

内封件(55)，固定在所述喷座主体(51)上，所述内封件(55)的一端伸入在所述上接头(52)内，且所述上接头(52)内开设有球槽口。

6.根据权利要求1所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述侧位抽采装置(2)包括：

安装导架(21)，固定在所述固定盘架(13)上，所述安装导架(21)上平行转动设置有控制螺杆；

滑动座(23)，螺纹滑动设置在所述控制螺杆上，所述滑动座(23)上垂直固定有导送管(24)，所述安装导架(21)上固定有驱动电机(22)，所述驱动电机(22)的输出端与所述控制螺杆相固定；

抽采管(26)，滑动设置在所述导送管(24)内，所述抽采管(26)的一端固定有抽采泵(25)；

外驱动架，其输出端与所述抽采管(26)相固定，用于驱动所述抽采管(26)轴向位移；以及

传振钻件(6)，可相对转动的设置在所述抽采管的端部。

7.根据权利要求6所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述传振钻件(6)包括：

钻件主体(61)，转动设置在所述抽采管(26)的末端；

前置振头(62)，设置在所述钻件主体(61)的一侧，所述前置振头(62)上靠近所述钻件主体(61)的一侧固定有内嵌入套(63)，所述内嵌入套(63)的一端伸入连接在所述钻件主体(61)内；

磁瓦(65)，周向分布在所述钻件主体(61)内；

固定磁件(64)，固定在所述内嵌入套(63)的圆周边沿位置，所述固定磁件(64)与所述磁瓦(65)相抵靠接触，且其接触面被设置为弧形结构；

轴压仓(66)，对称设置在所述钻件主体(61)内，所述轴压仓(66)内滑动设置有活塞，所述活塞的一端均铰接在所述内嵌入套(63)上，且两个所述轴压仓(66)之间通过微型气压泵相连通，并形成内部循环排流。

8.根据权利要求7所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述固定磁件(64)与所述磁瓦(65)之间呈同性相斥。

9.根据权利要求6所述的一种低透气性煤层压裂增透瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采管(26)上还连接有环流管，所述环流管的一端与所述钻进增透组件相连通，且各所述抽采管(26)呈相同或不同长度伸入至煤层中。

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