CN202023547U - 煤矿井下脉动水力压裂设备 - Google Patents

煤矿井下脉动水力压裂设备 Download PDF

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Abstract

一种煤矿井下脉动水力压裂设备,适用于高瓦斯低透气性煤层井下水力压裂作业。它由变频设备、脉动注水泵、自动控制水箱、压裂管组成。变频设备通过传动轴连接脉动注水泵,自动控制水箱通过脉动注水泵进水管连接脉动注水泵,脉动注水泵通过脉动注水泵脉动出水管连接钻孔内压裂管。变频设备由矿用隔爆型滤波电抗器、矿用隔爆兼本质安全型交流变频器、矿用防爆变频电机组成。通过调节矿用隔爆兼本质安全型交流变频器频率参数来改变脉动注水泵脉冲水频率,利用高压脉冲水在煤体钻孔内部的周期性变化所产生的脉冲水力效应压裂煤层,达到煤层卸压增透效果。可实现脉动水力压裂脉冲水频率可控、可调。

Description

煤矿井下脉动水力压裂设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及煤矿井下脉动水力压裂设备,尤其适用于煤矿井下区域的瓦斯治理。
背景技术
[0002] 水力压裂是当前煤矿井下区域瓦斯治理主要技术之一。通过对区域煤体实施水力压裂可以增大煤层透气性,提高瓦斯抽采率,释放煤层瓦斯压力,改变煤体性质,从而降低煤与瓦斯突出危险性,达到煤与瓦斯共采的目的。对于高瓦斯、低透气性、单一煤层,目前使用的水力压裂设备常见问题有:煤体注水困难、注水量小、裂隙发育不充分、产生应力集中区、煤层透气性提高不明显,导致钻孔抽采量及抽采浓度低,钻孔抽采衰减速度快,难以达到理想效果。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是克服已有技术中的不足之处,提供一种煤体注水方便、注水量大、便于瓦斯抽采的煤矿井下脉动水力压裂设备。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:设备主要由矿用隔爆型滤波电抗器、矿用隔爆兼本质安全型交流变频器、矿用防爆变频电机、脉动注水泵、自动控制水箱、 插入钻孔密封段内的压裂管构成;矿用隔爆型滤波电抗器与矿用隔爆兼本质安全型交流变频器之间连接有电抗器电缆;矿用隔爆兼本质安全型交流变频器与矿用防爆变频电机之间连接有变频器电缆;矿用防爆变频电机与脉动注水泵经传动轴相连接;脉动注水泵的进水口处连接有插入自动控制水箱中的脉动注水泵进水管;脉动注水泵的出水口处设有与压裂管入口相连的脉动注水泵出水管;所述的脉动注水泵出水管上设有流量控制阀。
[0005] 有益效果:由于采用了上述技术方案,矿用隔爆型滤波电抗器与矿用隔爆兼本质安全型交流变频器连接,实现了抑制电网波形畸变的功能;通过调节矿用隔爆兼本质安全型交流变频器控制矿用防爆变频电机转速;矿用防爆变频电机连接脉动注水泵,矿用防爆变频电机转速的变化影响脉动注水泵的注水频率,最终实现脉动水力压裂脉冲水频率可控、可调。通过水力压裂设备,调节水力压裂注水频率,实现脉动水力压裂脉冲水频率可控、 可调,达到目标煤层整体卸压增透效果。具有操作方便、煤体注水方便、注水量大、便于瓦斯抽采、可控制性强的特点。
附图说明
[0006] 图1为本实用新型的煤矿井下脉动水力压裂设备结构示意图。
[0007] 图中:1 一矿用隔爆型滤波电抗器,2 —矿用隔爆兼本质安全型交流变频器,3 —电抗器电缆,4 一变频器电缆,5 —矿用防爆变频电机,6—传动轴,7 —脉动注水泵,8 —脉动注水泵进水管,9 一自动控制水箱,10 一脉动注水泵出水管,11 一压裂管,12 一钻孔,13 一钻孔密封段。具体实施方式
[0008] 下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述:
[0009] 本实用新型的煤矿井下脉动水力压裂设备主要由矿用隔爆型滤波电抗器1、矿用隔爆兼本质安全型交流变频器2、矿用防爆变频电机5、脉动注水泵7、自动控制水箱9、插入钻孔密封段13内的压裂管11构成;矿用隔爆型滤波电抗器1与矿用隔爆兼本质安全型交流变频器2之间连接有电抗器电缆3 ;矿用隔爆兼本质安全型交流变频器2与矿用防爆变频电机5之间连接有变频器电缆4 ;矿用防爆变频电机5与脉动注水泵7经传动轴6相连接;脉动注水泵7的进水口处连接有插入自动控制水箱9中的脉动注水泵进水管8 ;脉动注水泵7的出水口处设有与压裂管11入口相连的脉动注水泵出水管10,脉动注水泵出水管10上装有流量控制阀。工作时,在煤层钻孔12的孔口处插入压裂管11,按照高压钻孔密封要求完成钻孔密封段13,使压裂管11主体在钻孔12内,压裂管11外露钻孔孔口 15cnT30Cm。矿用防爆变频电机5通过传动轴6连接脉动注水泵7,自动控制水箱9通过脉动注水泵进水管8连接脉动注水泵7,脉动注水泵出水管10连接钻孔内压裂管11。依次启动矿用隔爆兼本质安全型交流变频器2、矿用防爆变频电机5实施煤层注水至煤层压裂。根据预先设定的参数,可调节矿用隔爆兼本质安全型交流变频器2的输出频率,改变脉动注水泵7的注水频率,即可实现脉动注水泵脉冲频率可控、可调。

Claims (2)

1. 一种煤矿井下脉动水力压裂设备,其特征在于:设备主要由矿用隔爆型滤波电抗器 (1)、矿用隔爆兼本质安全型交流变频器(2)、矿用防爆变频电机(5)、脉动注水泵(7)、自动控制水箱(9)、插入钻孔密封段(13)内的压裂管(11)构成;矿用隔爆型滤波电抗器(1)与矿用隔爆兼本质安全型交流变频器(2 )之间连接有电抗器电缆(3 );矿用隔爆兼本质安全型交流变频器(2)与矿用防爆变频电机(5)之间连接有变频器电缆(4);矿用防爆变频电机(5) 与脉动注水泵(7)经传动轴(6)相连接;脉动注水泵(7)的进水口处连接有插入自动控制水箱(9)中的脉动注水泵进水管(8);脉动注水泵(7)的出水口处设有与压裂管(11)入口相连的脉动注水泵出水管(10)。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下脉动水力压裂设备,其特征在于:所述的脉动注水泵出水管(10 )上设有流量控制阀。
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