煤层液态二氧化碳压裂装置的制作方法

专利检索2026-08-16  29


本申请涉及爆破,更具体地说,涉及煤层液态二氧化碳压裂装置。


背景技术:

1、在煤矿开采过程中,通常会对煤层进行水力压裂,但是水力压裂在应用工艺及适用范围方面还存在一定问题,水力压裂技术在注水过程中易于形成一条或几条垂直于最小水平主应力的人工裂缝,裂隙数目少,易形成残余压力区“应力笼区”,降低了煤层的渗透率,且水力压裂存在污染煤层的情况,为此人们通过采用液态二氧化碳压裂替代水力压裂,以通过煤层压裂装备将液态二氧化碳压裂入煤层中,在高压二氧化碳压裂造缝之后,液态二氧化碳在地层中吸热相变膨胀,液态二氧化碳相变体积膨胀标准接近600倍,在将充气头和储液管以及释放头插入到岩层的爆破孔内时,在能量瞬间释放时,爆破孔的内部会产生一股巨大的冲击力,一部分冲击岩层实现对岩层爆破的目的,另一部通过爆破孔向外释放,该作用力在释放的过程中会造成充气头和储液管以及释放头向外冲击,这就导致部分的冲击力通过爆破孔释放,进而减小了对岩层的爆破强度,并且在当爆破孔的开孔朝下时,在将充气头和储液管以及释放头插入到爆破孔内时,需要通过堵泥对爆破孔进行封堵,以避免充气头和储液管以及释放头从爆破孔内掉落,当爆破孔的数量较多时,每个倒置的爆破孔在封堵时浪费较多的人力物力。

2、鉴于此,我们提出煤层液态二氧化碳压裂装置。


技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、本申请的目的在于提供煤层液态二氧化碳压裂装置,解决了上述背景技术中的技术问题,实现了避免爆破过程中充气头和储液管以及释放头向外冲击脱出倒置的爆破强度下降的问题,同时在爆破孔开口朝下时,避免充气头和储液管以及释放头从孔内脱离,且无需堵泥封堵,减少人力物力浪费的技术效果。

3、2.技术方案

4、本申请技术方案提供了煤层液态二氧化碳压裂装置,包括充气头和储液管以及释放头,所述储液管的外壁环形分布有多个防窜机构,所述防窜机构包括锥头杆,所述锥头杆靠近释放头的一端与储液管转动连接,所述锥头杆与储液管之间弹性连接,所述储液管上螺纹连接有用防护套,所述防窜机构可收纳至防护套内,所述防护套与储液管外径相同。

5、通过采用上述技术方案,充气头和储液管以及释放头组成爆破管,螺旋转动防护套,防护套与防窜机构脱离,此时在弹性回弹作用力下,锥头杆以下端为轴心向外翻转,每两个相邻的锥头杆形成倒v结构,将释放头插入到岩层开设的爆破孔内时,爆破孔的内壁挤压锥头杆的锥头段,使得整体能够插入到爆破孔内,当储液管内的液态二氧化碳在地层中吸热相变膨胀,爆破孔内冲击力迅速增加,并产生一个向外推动爆破管的作用力,此时的锥头杆的锥头段作用在爆破孔的内壁,并当锥头段扎入爆破孔内壁后,将爆破管固定在爆破孔的内部,避免大量的冲击力通过爆破孔释放,以提高对岩层的爆破强度,并且当爆破孔的开口朝下时,此时在锥头杆的作用下,当锥头杆锥头段扎在孔的内壁上时,可避免爆破管掉落,且无需堵泥进行封堵,减少人力物力的浪费,在使用结束后,转动防护套,使得防窜机构收纳在防护套内,避免携带过程中锥头杆扎伤爆破人员。

6、作为本申请文件技术方案的一种可选方案,所述储液管的外壁开设有环形的凹槽,所述防窜机构还包括固定在凹槽内壁的耳板和弹簧,所述耳板与锥头杆轴转动连接,所述锥头杆与凹槽之间固定安装有弹簧。

7、通过采用上述技术方案,锥头杆远离释放头的一端为锥头段,并且下端与耳板轴转动连接,在弹簧的弹性支撑作用下,使得锥头杆以耳板的轴杆为轴心向外翻转,以保障锥头杆插入爆破孔时能够与爆破孔的内壁保持相抵的状态,并且防窜机构置于凹槽内,以便使得收纳后的防窜机构小于储液管的外径,保障爆破管能够流畅的插入爆破孔。

8、作为本申请文件技术方案的一种可选方案,所述锥头杆靠近储液管的一侧开设有条形槽,所述弹簧的一端固定在条形槽内。

9、通过采用上述技术方案,弹簧的一端与凹槽内壁固定,另一端固定在条形槽内,以当锥头杆向储液管靠近时弹簧被压缩到条形槽内,以避免弹簧干涉锥头杆的收纳。

10、作为本申请文件技术方案的一种可选方案,所述耳板上固定安装有限位块,所述限位块与储液管的轴线之间夹角为锐角,所述锥头杆远离储液管的一侧开设有u型槽,所述限位块置于u型槽内。

11、通过采用上述技术方案,在当锥头杆向外翻转时,并当u型槽的槽底与限位块靠近储液管的一侧相抵时,与对锥头杆的偏转角度进行限位,避免过度翻转导致锥头杆折弯。

12、作为本申请文件技术方案的一种可选方案,所述防护套包括螺纹段和套管段,所述螺纹段与储液管螺纹连接,所述套管段置于锥头杆侧,所述套管段大于螺纹段的内径。

13、通过采用上述技术方案,螺纹段与凹槽下端螺纹连接,当套管段置于防窜机构的下端时,此时在弹簧弹性回弹作用下,锥头杆向外翻转,并放入爆破孔内后,以实现爆破管防窜的目的,当转动螺纹段使得套管段向上运动,并使得锥头杆向内翻转,弹簧被压缩,以使得防窜机构收纳至防护套内,以避免锥头杆扎伤爆破人员。

14、3.有益效果

15、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:

16、1.本申请通过防护套与防窜机构脱离,锥头杆以下端为轴心向外翻转,每两个相邻的锥头杆形成倒v结构,将释放头插入到岩层开设的爆破孔内时,锥头杆的锥头段作用在爆破孔的内壁,并当锥头段扎入爆破孔内壁后,将爆破管固定在爆破孔的内部,避免大量的冲击力通过爆破孔释放,以提高对岩层的爆破强度,并且当爆破孔的开口朝下时,此时在锥头杆的作用下,当锥头杆锥头段扎在孔的内壁上时,可避免爆破管掉落,且无需堵泥进行封堵,减少人力物力的浪费;

17、2.本申请使用结束后,转动防护套,使得防窜机构收纳在防护套内,避免携带过程中锥头杆扎伤爆破人员。



技术特征:

1.煤层液态二氧化碳压裂装置,包括充气头(1)和储液管(2)以及释放头(3),其特征在于:所述储液管(2)的外壁环形分布有多个防窜机构(4),所述防窜机构(4)包括锥头杆(401),所述锥头杆(401)靠近释放头(3)的一端与储液管(2)转动连接,所述锥头杆(401)与储液管(2)之间弹性连接,所述储液管(2)上螺纹连接有用防护套(5),所述防窜机构(4)可收纳至防护套(5)内,所述防护套(5)与储液管(2)外径相同。

2.根据权利要求1所述的煤层液态二氧化碳压裂装置,其特征在于:所述储液管(2)的外壁开设有环形的凹槽(201),所述防窜机构(4)还包括固定在凹槽(201)内壁的耳板(403)和弹簧(402),所述耳板(403)与锥头杆(401)轴转动连接,所述锥头杆(401)与凹槽(201)之间固定安装有弹簧(402)。

3.根据权利要求2所述的煤层液态二氧化碳压裂装置,其特征在于:所述锥头杆(401)靠近储液管(2)的一侧开设有条形槽(4011),所述弹簧(402)的一端固定在条形槽(4011)内。

4.根据权利要求2所述的煤层液态二氧化碳压裂装置,其特征在于:所述耳板(403)上固定安装有限位块(4031),所述限位块(4031)与储液管(2)的轴线之间夹角为锐角,所述锥头杆(401)远离储液管(2)的一侧开设有u型槽(4012),所述限位块(4031)置于u型槽(4012)内。

5.根据权利要求1所述的煤层液态二氧化碳压裂装置,其特征在于:所述防护套(5)包括螺纹段(501)和套管段(502),所述螺纹段(501)与储液管(2)螺纹连接,所述套管段(502)置于锥头杆(401)侧,所述套管段(502)大于螺纹段(501)的内径。


技术总结
本申请公开了煤层液态二氧化碳压裂装置,属于爆破技术领域。包括充气头和储液管以及释放头,所述储液管的外壁环形分布有多个防窜机构,所述防窜机构包括锥头杆,所述锥头杆靠近释放头的一端与储液管转动连接,所述锥头杆与储液管之间弹性连接,所述储液管上螺纹连接有用防护套,所述防窜机构可收纳至防护套内,所述防护套与储液管外径相同,实现了避免爆破过程中充气头和储液管以及释放头向外冲击脱出倒置的爆破强度下降的问题,同时在爆破孔开口朝下时,避免充气头和储液管以及释放头从孔内脱离,且无需堵泥封堵,减少人力物力浪费的技术效果。

技术研发人员:雷杨惠安,黎素娟,程俊韩,柯睿,张修晗,武泽印,高曼林,邱天恩,贾植岚,夏心仪
受保护的技术使用者:雷杨惠安
技术研发日:20231129
技术公布日:2024/5/29
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