本发明专利技术公开了一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，包括封孔器和与封孔器后侧快速接头连接的高压注水管，高压注水管上安装有单向阀，封孔器包括高压橡胶膨胀胶管和设置在高压橡胶膨胀胶管前端的双向安全阀，双向安全阀包括与高压橡胶膨胀胶管配合的中空结构的安全阀头、设置在安全阀头内的第一弹簧和伸入至第一弹簧内的双向安全阀芯。本发明专利技术通过将单向安全阀改造成双向安全阀，满足常规的高压水注入钻孔的同时，通过外部管路中的调压阀对停止注水的管路进行逐级卸压，且压裂孔中高压水可通过双向安全阀流出，实现封孔器原位保压卸压，保证高压橡胶膨胀胶管不易从钻孔中弹出，避免与压裂孔的高速摩擦，延长了封孔器使用寿命，并消除了安全隐患。
【技术实现步骤摘要】
一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置
本专利技术属于煤岩层压裂封孔
，具体涉及一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置。
技术介绍
我国瓦斯喷出、煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、冲击地压等事故时有发生。煤岩层注水、煤岩层水力压裂等技术是防治瓦斯灾害、冲击地压灾害的有效手段。安全有效封孔是实现高效注水和高效水力压裂的首要条件。常规封孔方式是将高压水注入高压橡胶膨胀胶管，通过高压橡胶膨胀胶管膨胀压紧钻孔壁实现封孔，高压橡胶膨胀胶管内水达到一定压力后，高压水从前侧的单向安全阀中输出，实现煤层高压注水，一旦煤层压裂效果达到后，则停止注水。当停止注水或意外停泵时，现有封孔器封孔的钻孔内压力远大于高压橡胶膨胀胶管内压力，高压橡胶膨胀胶管因封孔压力不足而从钻孔中喷出，存在很大的安全隐患，一旦操作人员位于钻孔位置，停止注水后则后果不堪设想，并且巨大的冲击力和冲击速度导致高压橡胶膨胀胶管外的密封胶皮被钻孔摩擦而损坏，再次使用封孔效果差，使用寿命短，并且现有封孔方式无法对钻孔高压水实现有效可控卸压。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其设计新颖合理，通过将单向安全阀改造成双向安全阀，满足常规的高压水注入钻孔的同时，通过外部管路中的调压阀对停止注水的管路进行逐级卸压，且压裂孔中高压水可通过双向安全阀流出，实现封孔器原位保压卸压，保证高压橡胶膨胀胶管不易从钻孔中弹出，避免与压裂孔的高速摩擦，延长了封孔器使用寿命，并消除了安全隐患，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：包括封孔器和与所述封孔器后侧快速接头连接的高压注水管，所述高压注水管上安装有单向阀，所述封孔器包括高压橡胶膨胀胶管和设置在高压橡胶膨胀胶管前端的双向安全阀，双向安全阀包括与高压橡胶膨胀胶管配合的中空结构的安全阀头、设置在安全阀头内的第一弹簧和伸入至第一弹簧内且为中空结构的双向安全阀芯，所述双向安全阀芯包括安全阀芯、设置在安全阀芯一端且与第一弹簧配合的中空结构的安全阀芯挡盖和设置在安全阀芯另一端且与高压橡胶膨胀胶管内管抵接配合的中空结构的密封锥，所述双向安全阀芯内开设有安全阀芯腔，所述安全阀芯挡盖内设置有与安全阀芯腔连通的贯通孔，密封锥内开设有密封锥贯通孔，安全阀芯腔内设置有第二弹簧和挡球，挡球的直径大于贯通孔的内径，挡球的直径大于密封锥贯通孔的内径，安全阀芯包括依次连接的第一安全阀芯段、第二安全阀芯段和第三安全阀芯段，第一安全阀芯段和第三安全阀芯段的外形尺寸一致，第一安全阀芯段和第三安全阀芯段均通过一圆柱体对称的切去两侧弓形柱加工制作而成，第二安全阀芯段的外形为一长方体，所述长方体的长宽高均小于所述圆柱体的直径。上述的一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：所述高压注水管位于所述快速接头和单向阀之间的管段上设置有与高压注水管连通的高压回水管，高压回水管上设置有截止阀和调压阀，调压阀安装在高压回水管的末端。上述的一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：所述安全阀头外设置有与高压橡胶膨胀胶管螺纹配合的外螺纹；安全阀头内开设有安全阀头腔和与所述安全阀头腔连通的安全阀头孔，安全阀头孔的内径小于安全阀头腔的内径，第一弹簧设置在安全阀头腔内，所述安全阀芯挡盖为空心圆柱式挡盖，所述空心圆柱式挡盖的外径小于所述圆柱体的直径。上述的一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：所述安全阀芯和密封锥加工制作为一体，所述安全阀芯和安全阀芯挡盖螺纹连接，密封锥贯通孔的内径小于第一弹簧的外径。上述的一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：所述挡球设置在第二弹簧远离密封锥的一端。上述的一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：所述第一安全阀芯段、第二安全阀芯段和第三安全阀芯段加工制作为一体，第一安全阀芯段上过其重心和两侧切线段的中点的垂直切面与第三安全阀芯段上过其重心和两侧切线段的中点的垂直切面相垂直，所述圆柱体的外径等于第一弹簧的外径。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术通过将封孔器原有的单向安全阀改造成双向安全阀，满足常规的高压水注入钻孔的同时，通过关闭外部管路中的截止阀对意外停泵而停止注水的管路进行保压，在压裂后进行卸压时，压裂孔中高压水可通过双向安全阀流出，配合截止阀和调压阀实现保压卸压，实现封孔器原位保压卸压，便于推广使用。2、本专利技术通过设置中空结构的双向安全阀芯，双向安全阀芯中第一安全阀芯段和第三安全阀芯段的外部均切有缺口平面，且第一安全阀芯段外部的缺口平面和第三安全阀芯段外部的缺口平面通过第二安全阀芯段的外表面错位连通，当高压注水管向双向安全阀注水时，高压水挤压连接块，密封锥挤压第一弹簧与高压橡胶膨胀胶管封口分离，高压水经第一安全阀芯段外部的缺口平面、第二安全阀芯段的外表面和第三安全阀芯段外部的缺口平面流入安全阀头腔，进而流出双向安全阀，此时双向安全阀芯内的挡球被高压水挤压和第二弹簧弹力共同作用下，封堵安全阀芯挡盖的贯通孔；当卸压时，压裂钻孔中高压水经双向安全阀流出，高压水经第一安全阀芯段外部的缺口平面、第二安全阀芯段的外表面和第三安全阀芯段外部的缺口平面后挤压密封锥，密封锥与高压橡胶膨胀胶管封口抵接，同时高压水流入安全阀芯挡盖经贯通孔反向挤压挡球，进而压缩第二弹簧，此时高压水经安全阀芯腔流出密封锥的贯通孔，进而反向流出双向安全阀，调节高压橡胶膨胀胶管内和钻孔内压力平衡，可靠稳定，使用效果好。3、本专利技术设计新颖合理，通过设计中空结构的双向安全阀芯，同时配合使用截止阀和调压阀，实现封孔器原位保压卸压，保证高压橡胶膨胀胶管不易从压裂孔中弹出，避免胶管与压裂孔的高速摩擦，延长了封孔器使用寿命，并消除了安全隐患，另外，安全阀芯结构对称，避免安全阀芯在第一弹簧内倾倒偏移，便于推广使用。综上所述，本专利技术设计新颖合理，通过将单向安全阀改造成双向安全阀，满足常规的高压水注入钻孔的同时，通过外部管路中的调压阀对停止注水的管路进行逐级卸压，且压裂孔中高压水可通过双向安全阀流出，实现封孔器原位保压卸压，保证高压橡胶膨胀胶管不易从钻孔中弹出，避免与压裂孔的高速摩擦，延长了封孔器使用寿命，并消除了安全隐患，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术双向安全阀的结构示意图。图3为本专利技术双向安全阀芯的立体结构示意图。图4为本专利技术第一安全阀芯段(第三安全阀芯段)的横截面示意图。附图标记说明:1—高压橡胶膨胀胶管；2—双向安全阀；3—高压注水管；4—单向阀；5—高压回水管；6—调压阀；7—安全阀头；7-1—安全阀头腔；7-2—安全阀头孔；8—第一弹簧；9—安全阀芯；9-1—第一安全阀芯段；9-2—第二安全阀芯段；9-3—第三安全阀芯段；9-4—弓形柱；10—密封锥；11—贯通孔；12—安全阀芯腔；13—第二弹本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：包括封孔器和与所述封孔器后侧快速接头连接的高压注水管(3)，所述高压注水管(3)上安装有单向阀(4)，所述封孔器包括高压橡胶膨胀胶管(1)和设置在高压橡胶膨胀胶管(1)前端的双向安全阀(2)，双向安全阀(2)包括与高压橡胶膨胀胶管(1)配合的中空结构的安全阀头(7)、设置在安全阀头(7)内的第一弹簧(8)和伸入至第一弹簧(8)内且为中空结构的双向安全阀芯，所述双向安全阀芯包括安全阀芯(9)、设置在安全阀芯(9)一端且与第一弹簧(8)配合的中空结构的安全阀芯挡盖(30)和设置在安全阀芯(9)另一端且与高压橡胶膨胀胶管(1)内管抵接配合的中空结构的密封锥(10)，所述双向安全阀芯内开设有安全阀芯腔(12)，所述安全阀芯挡盖(30)内设置有与安全阀芯腔(12)连通的贯通孔(11)，密封锥(10)内开设有密封锥贯通孔(20)，安全阀芯腔(12)内设置有第二弹簧(13)和挡球(14)，挡球(14)的直径大于贯通孔(11)的内径，挡球(14)的直径大于密封锥贯通孔(20)的内径，安全阀芯(9)包括依次连接的第一安全阀芯段(9-1)、第二安全阀芯段(9-2)和第三安全阀芯段(9-3)，第一安全阀芯段(9-1)和第三安全阀芯段(9-3)的外形尺寸一致，第一安全阀芯段(9-1)和第三安全阀芯段(9-3)均通过一圆柱体对称的切去两侧弓形柱(9-4)加工制作而成，第二安全阀芯段(9-2)的外形为一长方体，所述长方体的长宽高均小于所述圆柱体的直径。/n...
【技术特征摘要】
1.一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：包括封孔器和与所述封孔器后侧快速接头连接的高压注水管(3)，所述高压注水管(3)上安装有单向阀(4)，所述封孔器包括高压橡胶膨胀胶管(1)和设置在高压橡胶膨胀胶管(1)前端的双向安全阀(2)，双向安全阀(2)包括与高压橡胶膨胀胶管(1)配合的中空结构的安全阀头(7)、设置在安全阀头(7)内的第一弹簧(8)和伸入至第一弹簧(8)内且为中空结构的双向安全阀芯，所述双向安全阀芯包括安全阀芯(9)、设置在安全阀芯(9)一端且与第一弹簧(8)配合的中空结构的安全阀芯挡盖(30)和设置在安全阀芯(9)另一端且与高压橡胶膨胀胶管(1)内管抵接配合的中空结构的密封锥(10)，所述双向安全阀芯内开设有安全阀芯腔(12)，所述安全阀芯挡盖(30)内设置有与安全阀芯腔(12)连通的贯通孔(11)，密封锥(10)内开设有密封锥贯通孔(20)，安全阀芯腔(12)内设置有第二弹簧(13)和挡球(14)，挡球(14)的直径大于贯通孔(11)的内径，挡球(14)的直径大于密封锥贯通孔(20)的内径，安全阀芯(9)包括依次连接的第一安全阀芯段(9-1)、第二安全阀芯段(9-2)和第三安全阀芯段(9-3)，第一安全阀芯段(9-1)和第三安全阀芯段(9-3)的外形尺寸一致，第一安全阀芯段(9-1)和第三安全阀芯段(9-3)均通过一圆柱体对称的切去两侧弓形柱(9-4)加工制作而成，第二安全阀芯段(9-2)的外形为一长方体，所述长方体的长宽高均小于所述圆柱体的直径。
2.按照权利要求1所述的一种煤岩层高压封孔及保压卸压装置，其特征在于：所述高压注水管(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓广哲，朱徽，贾光明，胡健，
申请(专利权)人：西安科技大学，新疆金川集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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