CN216788472U - 一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤层瓦斯抽采技术领域，公开了一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备，包括压裂管路和注气管路，所述压裂管路包括压裂管、注水管路和集水管路，所述压裂管设有压裂阀门，所述压裂管分别与注水管路和集水管路连通，所述注水管路包括注水阀门、水泵和水箱通过管道依次连通，所述集水管路包括集水阀门和储液罐通过管道依次连通；所述注气管路包括注气管、注气阀门、气泵和气罐通过管道依次连通。能够解决水力压裂后裂隙中残余液体对瓦斯抽采的影响，以及在抽采过程中煤层瓦斯压力降低造成的裂隙收缩的影响，提高瓦斯抽采的效果。

Description

一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备

技术领域

本实用新型涉及煤层瓦斯抽采技术领域，具体公开了一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备。

背景技术

瓦斯是一种以甲烷为主要成分的混合气体，是影响煤矿安全高效生产的五大灾害之首，同时也是一种洁净能源，具有高热值、清洁的属性。瓦斯抽采是治理瓦斯最直接、最有效、最现实的方法，也是获得洁净能源的有效途径。

随着煤炭开采深度、强度的不断增加，煤层赋存条件更加复杂、瓦斯灾害越来越严重，对矿工的生命安全和矿井的生产安全威胁也日渐加深。尤其是低渗煤层的煤矿瓦斯抽采工作仍然存在影响范围小、抽采难度大、衰减速度快等问题。数据统计显示，我国95％以上的突出和高瓦斯矿井开采的煤层属于低渗煤层，渗透率多在10-6～10-7μm2。

煤矿井下水力增透技术作为解决煤层低渗透性、难抽采煤层问题的关键技术，在国内多个大型矿区得到推广应用，尤其是在西南构造复杂矿区的多煤层高瓦斯突出矿井得到了广泛的应用，有效遏制了煤与瓦斯突出事故的发生，取得了显著经济效益。但是现有的水力压裂技术效果不稳定，在地应力作用下，压裂的裂隙会快速闭合，存在排水不充分、卸压不充分等现象，影响瓦斯抽采效果。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备，能够解决水力压裂后裂隙中残余液体对瓦斯抽采的影响，以及在抽采过程中煤层瓦斯压力降低造成的裂隙收缩的影响，提高瓦斯抽采的效果。

本实用新型提供的基础方案：一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备，包括压裂管路和注气管路，所述压裂管路包括压裂管、注水管路和集水管路，所述压裂管设有压裂阀门，所述压裂管分别与注水管路和集水管路连通，所述注水管路包括注水阀门、水泵和水箱通过管道依次连通，所述集水管路包括集水阀门和储液罐通过管道依次连通；所述注气管路包括注气管、注气阀门、气泵和气罐通过管道依次连通。

本实用新型的原理及优点在于：压裂管路接入煤层的压裂孔，注气管路接入煤层的注气孔，通过压裂管路向煤层压入压裂液，由于流动阻力的不断增加，煤层内原来闭合的裂隙就会被压开而形成新的流通网络，增大煤层的透气性。当压入的液体被排除时，压开的裂隙就为煤层瓦斯的流动创造了条件将应力集中带推向煤层深处，扩大了卸压带。压裂完成后，通过注气管路在注气孔注入高压气体，注入气体在压力的作用下由注气孔扩散，进入压裂孔周围的裂隙，将压裂孔周围的压裂液排出，排出的压裂液通过压裂管进行收集，高压气体的作用使得压裂液能够被充分排出，有效提高煤层瓦斯的流动程度。压裂液收集完成后，通过压裂管进行瓦斯抽采，抽采时注气管向注气孔内注入气体，由于抽采过程中持续的注气作用，使得瓦斯抽采更充分，残留更少。本实用新型设备解决了水力压裂后裂隙中残余液体对瓦斯抽采的影响，以及在抽采过程中煤层瓦斯压力降低造成的裂隙收缩的影响，提高了瓦斯抽采的效果。

进一步，所述压裂管通过Y型三通分别与注水管路和集水管路连通。

Y型三通连接方便，适合多条管路的组合拆装。

进一步，所述压裂管与Y型三通通过法兰盘可拆卸连通。

法兰盘作为管道的主要连接方式之一，具有使用方便、承受压力大、密封性好的特点。

进一步，所述注水管路和注气管路均设有溢流阀。

溢流阀在管路系统中其安全保护的作用，当管路压力超过阈值时，溢流阀被顶开，将管路系统中的一部分压力排出，使管路系统压力不超过安全值，从而保证管路系统不因压力过高而发生事故。

进一步，所述压裂管还设有流量传感器。

在压裂管处设置流量传感器，可以检测注水管的流量或瓦斯抽采的流量数据，并调节控制在安全范围内。

进一步，所述水箱内装有水或专用压裂液。

注水管路除了采用专用压裂液(油基压裂液、泡沫压裂液等)，也可采用常见的水，同样具备优良的压裂效果且成本低廉。

进一步，所述气罐内装有空气或氮气。

注入气体除了最常用的空气，也可采用性质更稳定的氮气，进一步保障瓦斯抽采的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种瓦斯抽采辅助装置的结构布置图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：压裂孔1、注气孔2、压裂管3、注气管4、压裂阀门31、注水阀门32、集水阀门33、水箱34、水泵35、溢流阀36、储液罐37、Y型三通38、流量传感器39、注气阀门41、气罐42、气泵43。

实施例一：

一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备，如图1所示，包括压裂管3路和注气管4路。

压裂管3路包括压裂管3、注水管路和集水管路，压裂管3上设有压裂阀门31和流量传感器39，压裂管3通过Y型三通38分别与注水管路和集水管路连通，各连通处通过可拆卸法兰盘连接。注水管路包括水箱34、水泵35、溢流阀36和注水阀门32通过管道依次连通，并连通至Y型三通38。集水管路包括储液罐37和集水阀门33通过管道依次连通，并连通至Y型三通38。其中水箱34内装有水。

注气管4路包括注气管4、注气阀门41、溢流阀36、气泵43和气罐42通过管道依次连通。其中气罐42内装有压缩空气。

上述出现的主要部件，其中水泵35的型号为BQWL200/31.5-XQ200/12，公称压力为31.5MPa，公称流量为200L/min，泵速为500r/min，电机功率为132kW；气泵43的型号为MLG20/12.5-160G，额定压力为0.8MPa，排气量为16m3/min，主电机功率为90kW；注水管路和注气管4路的溢流阀36的型号为S-BSG-03-10，最大使用压力为25MPa，最大流量为400L/min；流量传感器39为LUGB系列智能管道式流量传感器39，适用介质包括气体、液体和蒸汽，精确度为±1％R。

本实施例的使用过程如下：

在煤层施工压裂孔1和注气孔2。在压裂孔1接入压裂管3，注气孔2接入注气管4，并对压裂孔1和注气孔2进行耐压封孔处理。

打开压裂阀门31和注水阀门32，关闭集水阀门33和注气阀门41，打开水泵35，水箱34内的水在水泵35的作用下通过压裂管3注入压裂孔1，由于溢流阀36在管路系统中其安全保护的作用，当管路压力超过阈值时，溢流阀36被顶开，将管路系统中的一部分压力排出，使管路系统压力不超过安全值，从而保证管路系统不因压力过高而发生事故。

压裂完成后，关闭注水阀门32，打开集水阀门33和注气阀门41，进行注气排水，打开气泵43，气罐42内的压缩空气在气泵43的作用下通过注气管4注入注气孔2，同时溢流阀36在管路系统中其安全保护的作用。注入气体在压力的作用下由注气孔2扩散，进入压裂孔1周围的裂隙，将压裂孔1周围的压裂液排出，排出的压裂液通过压裂管3进入储液罐37进行收集。当压入的液体被排除时，压开的裂隙就为煤层瓦斯的流动创造了条件，将应力集中带推向煤层深处，扩大了卸压带。

压裂液收集完成后，拆下Y型三通38，将压裂管3与瓦斯抽采设备连通，进行瓦斯抽采工作，同时打开气泵43，注气管4开始注入气体，帮助瓦斯排出进行收集。

实施例二：

本实施例公开了一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备，与实施例一不同之处在于，气罐42内装有氮气。其余结构和实施步骤与实施例一相同。

以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种注气驱替瓦斯抽采辅助设备，其特征在于：包括压裂管路和注气管路，所述压裂管路包括压裂管、注水管路和集水管路，所述压裂管设有压裂阀门，所述压裂管分别与注水管路和集水管路连通，所述注水管路包括注水阀门、水泵和水箱通过管道依次连通，所述集水管路包括集水阀门和储液罐通过管道依次连通；所述注气管路包括注气管、注气阀门、气泵和气罐通过管道依次连通。

2.根据权利要求1所述的注气驱替瓦斯抽采辅助设备，其特征在于：所述压裂管通过Y型三通分别与注水管路和集水管路连通。

3.根据权利要求2所述的注气驱替瓦斯抽采辅助设备，其特征在于：所述压裂管与Y型三通通过法兰盘可拆卸连通。

4.根据权利要求1所述的注气驱替瓦斯抽采辅助设备，其特征在于：所述注水管路和注气管路均设有溢流阀。

5.根据权利要求1所述的注气驱替瓦斯抽采辅助设备，其特征在于：所述压裂管还设有流量传感器。

6.根据权利要求1所述的注气驱替瓦斯抽采辅助设备，其特征在于：所述水箱内装有水或专用压裂液。

7.根据权利要求1所述的注气驱替瓦斯抽采辅助设备，其特征在于：所述气罐内装有空气或氮气。

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