CN210087288U - 注水封孔器定量快速加压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤矿钻孔封孔技术领域，具体涉及一种注水封孔器定量快速加压装置，包括依次连接的加压泵站、连接头、压力控制阀、工作阻力检测仪和截止阀。加压泵站的出液口设置有连接头的进液口连接的注液枪；连接头的外壁设置有卡槽，注液枪的出液口设置有与卡槽相对应的卡扣，以实现注液枪与连接头的快速稳定连接；工作阻力检测仪分别与封孔器和截止阀连通。本实用新型采用乳化液泵站作为加压泵站，设置压力控制阀结合单体支柱阻力数显检测仪配合实时调整封孔器的加液压力。用截止阀作为卸压排空阀，实现了封孔器的快速卸压移动，卸压操作方便，整体结构简单，稳定可靠，使用成本低，可实现定量快速加压，大大提高了封孔施工的效率和封孔质量。

Description

注水封孔器定量快速加压装置

技术领域

本实用新型属于煤矿钻孔封孔技术领域，具体涉及一种注水封孔器定量快速加压装置。

背景技术

随着煤矿安全问题受到越来越多地关注，在高瓦斯突出矿井中，传统的爆破技术逐渐被水力压裂技术替代，水压裂技术是在煤层钻设深孔，将注水封孔器送入深孔内，封孔器包括水压力管和包裹在水压力管外壁的囊袋，注水使封孔器的囊袋膨胀，使得囊袋的外层紧固在煤层深孔的内壁，内层紧固在水压力管的外径，从而封堵住煤层深孔，然后通过水压力管向煤层深孔内通入高压水，实现水力压裂。水力压裂污染小，避免爆破造成的粉尘等污染，消除瓦斯爆炸隐患，该技术在煤层开采中使用越来越频繁，相应的注水封孔器应用的也更加频繁。封孔是水力压裂技术中重要的一环，钻孔的密封性直接影响压裂效果。封孔器膨胀压力与密封效果息息相关，目前采用的主流封孔器加压技术是先使用井下静压水对封孔器进行预膨胀，静压水是仅靠自然压差向井下供应的水，静压水的压力比较小，只能将封孔器的囊袋预膨胀打开，然后需要使用手动压力泵和聚能器组成的加压装置对封孔器进行加压以实现封孔，该方法加压速度慢，用时长，封孔器加压时间占总压裂时间的四分之一，工人劳动强度大；安装及操作过程繁杂；加压设备不可靠，易出现封孔器不能加压和表压升高但封孔器压力不变的情况，严重影响煤层开采效率及压裂效果。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的注水封孔器定量快速加压装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种注水封孔器定量快速加压装置以至少解决目前封孔器加压速度慢、工人劳动强度大、严重影响水压裂效率等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种注水封孔器定量快速加压装置，所述加压装置包括加压泵站、连接头、压力控制阀、工作阻力检测仪和截止阀；所述加压泵站的出液口设置有注液枪，所述注液枪与所述连接头的进液口连通；所述连接头的外壁设置有卡槽，所述注液枪的出液口处设置有与所述卡槽相对应的卡扣，以实现所述注液枪与所述连接头的快速稳定连接；所述连接头的出液口与所述压力控制阀的进液口连通，所述压力控制阀的出液口与所述工作阻力检测仪的进液口连通，所述工作阻力检测仪的出液口分别与封孔器和截止阀连通。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述工作阻力检测仪为单体支柱阻力数显检测仪。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述封孔器上设置有高压胶管，所述高压胶管与所述封孔器的囊袋连通；所述加压装置还包括三通接头，所述工作阻力检测仪通过所述三通接头分别与所述高压胶管和所述截止阀连通。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述截止阀为球形截止阀。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述高压胶管的管径小于所述三通接头的接头管径，所述三通接头与所述高压胶管之间通过异径直通接头连通。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述异径直通接头的两端与所述三通接头、所述高压胶管的接头连接处通过U型销固定。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述工作阻力检测仪与所述压力控制阀之间设置有单向阀，压力液从所述压力控制阀流向所述工作阻力检测仪。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述工作阻力检测仪的出液口处设置有K型扣压接头，所述工作阻力检测仪通过所述K型扣压接头与所述三通接头连通。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述压力控制阀和所述连接头、所述工作阻力检测仪上均设置有法兰盘，所述压力控制阀与所述连接头之间通过法兰盘连接，所述压力控制阀与所述工作阻力检测仪之间通过法兰盘连接。优选地，所述连接头与所述工作阻力检测仪连接处的法兰盘之间设置有密封垫片，所述连接头与所述压力控制器连接处的法兰盘之间设置有密封垫片。

如上所述的注水封孔器定量快速加压装置，作为优选方案，所述压力控制阀的进液口承压能力不低于30Mpa。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型提供的注水封孔器定量快速加压装置，通过设置压力控制阀，实现封孔器封孔压力可调，设置单体支柱工作阻力数显监测仪配合压力控制阀使用，封孔器压力数字化显示更直观、准确，便于实时观察封孔压力，以便进行调整。单体支柱工作阻力数显监测仪还具有单向阀的作用，在封孔器封孔的过程中可以防止压力液回流，在封孔器完全封堵煤层孔时不必关闭压力控制阀，后续更换封孔器的位置后不必在浪费时间调节压力控制阀了，大大节约了循环反复封孔的时间。采用截止阀作为卸压排空阀，实现了封孔器的快速卸压移动，卸压操作方便。整体结构简单，稳定可靠，使用成本低。采用法兰盘连接方式配合密封垫片的使用，连接紧密，便于拆卸安装。整个加压装置结构简单紧凑，安装、拆卸简单，移动方便；可实现定量快速加压，大大提高了封孔施工的效率和封孔质量，对封孔施工具有重要的意义。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

其中：

图1为本实用新型实施例的注水封孔器定量快速加压装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例的注液枪结构示意图；

图3为本实用新型实施例的连接头结构示意图；

图4为本实用新型实施例的单体支柱阻力数显检测仪结构示意图；

图5为本实用新型实施例的三通接头、异径直通接头和高压胶管的连接爆炸图。

图中：1、注液枪；101、卡扣；102、控制开关；2、连接头；201、卡槽；3、压力控制阀；4、单体支柱阻力数显检测仪4；401、K型扣压接头；402、单体支柱三用阀；403、数显检测仪表头；5、三通接头；6、球形截止阀；7、高压胶管；8、异径直通接头；9、法兰盘；10、密封垫片。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，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的具体含义。

根据本实用新型的具体实施例，如图1至图5所示，本实用新型提供一种注水封孔器定量快速加压装置，该加压装置包括加压泵站、连接头2、压力控制阀3、工作阻力检测仪和截止阀；

加压泵站的出液口设置有注液枪1，注液枪1与连接头2的进液口连通；连接头2的外壁设置有卡槽201，注液枪1的出液口处设置有与卡槽201相对应的卡扣101，以实现注液枪1与连接头2的快速稳定连接；

连接头2的出液口与压力控制阀3的进液口连通，压力控制阀3的出液口与工作阻力检测仪的进液口连通，工作阻力检测仪的出液口分别与封孔器和截止阀连通。在本实用新型的实施例中，加压泵站采用矿井下现有的乳化液泵站，从乳化液泵站引出压力软管与注液枪1连通。煤矿用乳化液是乳化油和水的混合物，乳化油含量一般为1％～2％，不易使金属生锈，煤矿乳化液主要有乳化液泵站提供动力。乳化液泵站的乳化液压力可达到30Mpa。

在使用时，启动加压泵站，将注液枪1与连接头2连接，打开压力控制阀3，观察工作阻力检测仪检测到的液压数值，调节压力控制阀3，待工作阻力检测仪的液压数值达到预设压力值时，封孔器完全封堵在煤层孔内，关闭压力控制阀3，向封孔器的水压力管内通入压力水，直至水力压裂完成，停止向水压力管内通入压力水，打开截止阀的开关，封孔器的囊袋里面的压力液经截止阀排出，移动封孔器的位置，关闭截止阀，进行下一循环的水压裂过程。

在本实用新型的具体实施例中，压力液采用乳化液，采用乳化液代替静压水对注水封孔器加压，由于压力液压力高(常规情况下液压泵站的乳化液压力为30Mpa左右)，加压速度快，能在30s之内加压完毕。静压水由地面输送到煤矿井下，地面和井下的落差大约为300m，静压水的压力最大也就3Mpa，压力比乳化液压力小的多。

进一步地，加压泵站的出口设置有注液枪1，加压装置还包括连接头2，注液枪1和压力控制阀3之间通过连接头2连通，连接头2与注液枪1之间为快速连接关系。快速连接关系具体为连接头2的外壁设置有卡槽201，注液枪1的出液口处设置有与连接头2的卡槽201相对应的卡扣101，在使用时将注液枪1的出口对准连接头2的进液口，将卡扣101卡设在卡槽201处，实现注液枪1与连接头2的快速稳定连接，达到即插即用的目的。为了增强连接处的密封性，在注液枪1与连接头2的连通部位设置有密封圈。注液枪1设置有控制开关102，在使用时可以用过按压注液枪1的控制开关102来控制注液枪1的加液。从而避免频繁启动加压泵站。

进一步地，工作阻力检测仪为单体支柱阻力数显检测仪4。单体支柱阻力数显检测仪4包括单体支柱三用阀402和数显检测仪表头403，数显检测仪表头403安装在单体支柱三用阀402上，用于检测经过单体支柱三用阀402的液体压力，单体支柱三用阀402具有单向阀的功能，单体支柱三用阀402的单向阀功能部位位于压力控制阀3和数显检测仪表头403之间。由于单体支柱阻力数显检测仪4具有单向阀的功能，在封孔器封孔的过程中可以防止压力液回流，在封孔器完全封堵煤层孔时不必关闭压力控制阀3，后续更换封孔器的位置后不必在浪费时间调节压力控制阀3了，开启加压泵站，经过压力控制阀3后的压力液的压力也基本上达到预设的压力值，大大方便了封孔器的循环使用，提高了循环封孔的效率。当然，在本实用新型的其他实施例中，如果工作阻力检测仪不具备单向阀的功能，可以在工作阻力检测仪与压力控制阀3之间设置单向阀，压力液从压力控制阀3流向工作阻力检测仪。从而满足上述功能。

封孔器上设置有高压胶管7，高压胶管7与封孔器的囊袋连通。加压装置还包括三通接头5，单体支柱阻力数显检测仪4通过三通接头5分别与高压胶管7和截止阀连通。三通接头5与截止阀连通后使用U型销固定。进一步地，截止阀为球形截止阀6。在本实用新型的具体实施例中，截止阀为矿用球形截止阀6，三通接头5为矿用三通接头5。在本实用新型的具体实施例中，连接头2、单体支柱阻力数显检测仪4和三通接头5的管径相同。

工作阻力检测仪的出液口处设置有K型扣压接头401，工作阻力检测仪通过K型扣压接头401与三通接头5连通，K型扣压接头401与三通接头5连通后使用U型销固定。在本实用新型的具体实施例中，矿用K型扣压接头401与工作阻力检测仪的出液口焊接连接。

高压胶管7的管径小于三通接头5的接头管径，三通接头5与高压胶管7之间通过异径直通接头8连通。为了实现快速稳定连接，异径直通接头8的两端与三通接头5、高压胶管7的接头连接处通过U型销固定。在本实用新型的具体实施例中，异径直通接头8为矿用异径直通接头8。

在本实用新型的实施例中，为了便于连接，在压力控制阀3、连接头2和工作阻力检测仪上均设置有法兰盘9，法兰盘9上设置有安装孔。压力控制阀3与连接头2之间通过螺栓穿入对应法兰盘9上的安装孔实现连接，压力控制阀3与工作阻力检测仪之间通过螺栓穿入对应法兰盘9上的安装孔实现连接。优选地，螺栓为M10的螺栓。为了实现法兰盘9之间密接，连接头2与工作阻力检测仪连接处的法兰盘9之间设置有密封垫片10，连接头2与压力控制器连接处的法兰盘9之间设置有密封垫片10。

进一步地，压力控制阀3的进液口承压能力不低于30Mpa。在具体使用时，压力控制阀3能够在30Mpa压力环境下正常使用，并且能够使压力降低至20Mpa。

本实用新型的注水封孔器定量快速加压装置在使用时，采用“两堵一注”式对岩层进行水力压裂，即在煤层孔深度方向上填装入两个封孔器，两个封孔器之间间隔一段距离，将两个封孔器加压实现封堵，然后对两个封孔器之间的孔洞进行水力压裂。在封孔器封孔时，将封孔器放入钻煤层孔需要压裂的位置处，把封孔器上的高压胶管进水端与异径直通接头用U型销固定连接，关闭球型截止阀，关闭压力控制阀，将注液枪卡在连接头上，然后将压力控制阀转动四分之一圈，按压开启注液枪的控制开关3S，松开保持1S，采用间歇式加压，保证封孔器正常膨胀，若发现单体支柱工作阻力数显监测仪的示数达不到要求，缓慢转调节调节压力控制阀，直到单体支柱工作阻力数显监测仪的示数满足要求(例如单体支柱工作阻力数显监测仪显示数值达到20Mpa)后松开注液枪的控制开关停止加注压力液，此时封孔器已经完成封孔。由于可以控制封孔器囊袋内压力液的压强，囊袋的弹性是固定的，因此可以确定囊袋内压力液的体积，从而实现定量快速加压。之后开始进行水力压裂，向封孔器的水压力管内通入压力水，直至水力压裂完成，停止向水压力管内通入压力水，打开截止阀的开关，封孔器的囊袋里面的压力液经截止阀排出，移动封孔器的位置，关闭截止阀，进行下一循环的水压裂过程。

综上所述，本实用新型提供的注水封孔器定量快速加压装置，通过设置压力控制阀，实现封孔器封孔压力可调，设置单体支柱工作阻力数显监测仪配合压力控制阀使用，封孔器压力数字化显示更直观、准确，便于实时观察封孔压力，以便进行调整。单体支柱工作阻力数显监测仪还具有单向阀的作用，在封孔器封孔的过程中可以防止压力液回流，在封孔器完全封堵煤层孔时不必关闭压力控制阀，后续更换封孔器的位置后不必在浪费时间调节压力控制阀了，大大节约了循环反复封孔的时间。采用截止阀作为卸压排空阀，实现了封孔器的快速卸压移动，卸压操作方便。整体结构简单，稳定可靠，使用成本低。采用法兰盘连接方式配合密封垫片的使用，连接紧密，便于拆卸安装。整个加压装置结构简单紧凑，安装、拆卸简单，移动方便；可实现定量快速加压，大大提高了封孔施工的效率和封孔质量，对封孔施工具有重要的意义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述加压装置包括加压泵站、连接头、压力控制阀、工作阻力检测仪和截止阀；

所述加压泵站的出液口设置有注液枪，所述注液枪与所述连接头的进液口连通；所述连接头的外壁设置有卡槽，所述注液枪的出液口处设置有与所述卡槽相对应的卡扣，以实现所述注液枪与所述连接头的快速稳定连接；

所述连接头的出液口与所述压力控制阀的进液口连通，所述压力控制阀的出液口与所述工作阻力检测仪的进液口连通，所述工作阻力检测仪的出液口分别与封孔器和截止阀连通。

2.如权利要求1所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述工作阻力检测仪为单体支柱阻力数显检测仪。

3.如权利要求2所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述封孔器上设置有高压胶管，所述高压胶管与所述封孔器的囊袋连通；所述加压装置还包括三通接头，所述工作阻力检测仪通过所述三通接头分别与所述高压胶管和所述截止阀连通。

4.如权利要求1所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述截止阀为球形截止阀。

5.如权利要求3所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述高压胶管的管径小于所述三通接头的接头管径，所述三通接头与所述高压胶管之间通过异径直通接头连通。

6.如权利要求5所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述异径直通接头的两端与所述三通接头、所述高压胶管的接头连接处通过U型销固定。

7.如权利要求1所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述工作阻力检测仪与所述压力控制阀之间设置有单向阀，压力液从所述压力控制阀流向所述工作阻力检测仪。

8.如权利要求3所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述工作阻力检测仪的出液口处设置有K型扣压接头，所述工作阻力检测仪通过所述K型扣压接头与所述三通接头连通。

9.如权利要求1所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述压力控制阀和所述连接头、所述工作阻力检测仪上均设置有法兰盘，所述压力控制阀与所述连接头之间通过法兰盘连接，所述压力控制阀与所述工作阻力检测仪之间通过法兰盘连接。

10.如权利要求1所述的注水封孔器定量快速加压装置，其特征在于，所述压力控制阀的进液口承压能力不低于30Mpa。

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