可组合多管式液态二氧化碳致裂器及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种可组合多管式液态二氧化碳致裂器及其使用方法，涉及矿井开采设备领域，包括主管、泄能装置、能量隔离释放装置、储液管、激发装置及止飞装置，主管包括管本体，管本体为中间细、两头粗的壳体，泄能装置和激发装置分别位于管本体内的前端和末端，储液管设置有至少一根，每根储液管均对应一能量隔离释放装置，能量隔离释放装置位于储液管的前端，且位于泄能装置的后端；每根储液管内均装有液态二氧化碳，且在储液管的尾端设置有发热器。本发明专利技术二氧化碳致裂器能够实现对钻孔全段范围进行致裂，提高致裂效果；本发明专利技术二氧化碳致裂器所有的电路连接均为内置全封闭，在整个操作过程中无明火，在煤与瓦斯突出的矿井中使用更为安全。更为安全。更为安全。

【技术实现步骤摘要】
可组合多管式液态二氧化碳致裂器及其使用方法


[0001]本专利技术涉及矿井开采设备领域，具体涉及一种二氧化碳致裂器。

技术介绍

[0002]地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料，是我国的主体能源和重要的工业原料。随着时代的发展，对能源的需求越来越高，如何更高效利用煤炭资源达到煤与瓦斯共采是当前对煤炭资源开发利用的一个热点。相比于石油天然气的地面抽采技术，抽采有很大的不同，在储油层内天然气通常浮在液态石油上方，具有良好的流动性。而瓦斯大多是处于吸附状态，多吸附于固体表面或者微孔裂隙内，不是可以流动的气体，所以抽放比天然气困难得多。只有当温度升高或者煤层应力状态改变时，在煤体上吸附的瓦斯才会转变为游离状态，从而有利于开采。
[0003]二氧化碳致裂器是利用二氧化碳相变致裂以超临界二氧化碳与气态二氧化碳之间的能量差作为破岩动力，致裂时液态二氧化碳首先吸热转化为超临界态，再泄压膨胀转换为高压气体，破碎煤层，以达到抽采瓦斯的效果。且作业过程中无明火，破环性震动及冲击波，不用考虑瓦斯遇火爆炸的可能且对周围环境影响不大。
[0004]现有技术有关二氧化碳致裂器方面的研究报道主要有：
[0005]CN105066801A公开了一种二氧化碳致裂器，包括泄能头、定压泄能片、主管和充装头，泄能头和充装头分别旋合在主管的两端，充装头上设置有通向主管充装腔的重装通道及开启和关闭充装通道的顶针，泄能头上设置有泄能通道，泄能通道的一端通向主管的充装腔，另一端通向二氧化碳致裂器外，泄能头泄能通道与主管的充装腔间密封设置有定压泄能片，主管的充装腔内设置有加热装置，定压泄能片在加热装置将充装到主管充装腔内的液态二氧化碳加热气化并膨胀到一定压力破裂。
[0006]CN105604550A公开了一种二氧化碳致裂器，包括带有中空腔体的储液管，储液管具有两连接端，储液管左侧的连接端与一释放管连接，释放管的释放通道与储液管的中空腔体连通，释放管的释放通道还与设置在释放管左端外壁上的释放孔相连通，储液管右侧的连接端设有伸入储液管中空腔体内的发热管，储液管右侧的连接端与一充装阀连接，充装阀内设有起爆头，起爆头通过导线与发热管电连接，充装阀的外壁上设有充气阀，充装阀内设有与储液管中空腔体相连通的充气通道，充气通道与充气阀连通，充装阀的右端连接有点火连接装置，点火连接装置通过导线与起爆头电连接。
[0007]上述现有技术均对二氧化碳致裂器做了相关研究，如前者通过使用二氧化碳致裂器代替了爆破常用的炸药，提高了安全性；后者通过将若干个二氧化碳致裂器串联，并逐一插入爆破孔，来达到致裂威力大的效果。
[0008]上述现有技术虽然在二氧化碳致裂管的研究方面取得了一定的进步，但是仍存在爆破威力较小、对煤层的致裂效率低的特点，且开始爆破作业后人员再次进入现场更换致裂管具有一定的安全隐患，且投入的人工成本也较高。而且现有技术采用的致裂管在储液管受热膨胀时，气体从前端释放口释放，释放口所占整个释放装置的前端一小部分，对释放
口周围煤层起到了致裂效果，但后端主管周围煤层致裂效果不是很好。即使致裂作业前钻孔作业钻了足够深的孔或填入了多个致裂管，仍有很大范围内的煤层未达到良好的致裂效果，浪费了前期钻深孔和填入多个致裂管所投入的成本，整体致裂效率低。
[0009]因此，有必要提供一种新的能实现对钻孔全段范围进行致裂的致裂管解决上述技术问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种可组合多管式液态二氧化碳致裂器，其通过对致裂器结构进行改进，可以实现对钻孔全段范围内的致裂，提高致裂效率。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术所需克服的技术难题主要在于：
[0012]在现有致裂器只对释放口周围煤层有较好的致裂效果，但对后端主管周围煤层致裂效果差的基础上，如何对致裂器进行改进，使其在大范围煤层内达到更好的致裂效果；在保证致裂范围提高的基础上，如何进一步提高致裂器的致裂效率。
[0013]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术方案：
[0014]一种可组合多管式液态二氧化碳致裂器，其包括主管、泄能装置、能量隔离释放装置、储液管、激发装置及止飞装置，所述的主管包括管本体，所述的管本体为中间细、两头粗的壳体，位于中间的壳体和位于两头的壳体的内径保持一致，位于中间的壳体的外径小于位于两头的壳体的外径，且位于两头的壳体的外径保持一致，在位于两头的壳体的外围设置有若干个均匀排布的泄能口；所述的止飞装置设置在位于中间的壳体上；
[0015]所述的泄能装置、能量隔离释放装置、储液管及激发装置均位于所述的管本体内；
[0016]所述的泄能装置和激发装置分别位于管本体内的前端和末端；
[0017]所述的储液管配置有固定支架，通过所述的固定支架对储液管进行固定；
[0018]所述的储液管设置有至少一根，每根储液管均对应一能量隔离释放装置，所述的能量隔离释放装置位于储液管的前端，且位于泄能装置的后端；
[0019]每根储液管内均装有液态二氧化碳，且在储液管的尾端设置有发热器，在所述的激发装置上设置有输液管，通过所述的输液管向所述的储液管内通入液态二氧化碳；
[0020]每根储液管设置有独立的电线，且位于所述的管本体内部，所述的能量隔离释放装置的释放阀门通过线路与激发装置连接，当激发装置释放电流时，通过该线路将所述的释放阀门打开，所述的发热器受电流激发开始发热，在所述的释放阀门与储液管之间设置有破裂片；当储液管内的液态二氧化碳在所述的发热器的作用下受热转变为超临界状态时，储液管内的压力达到一定峰值后冲破所述的破裂片，并自动释放储液管中的能量，所述的泄能装置用于对冲破破裂片后的气体进行泄能，然后通过泄能装置的泄能口进入所述的主管，通过所述的主管上的泄能口释放至外部进行致裂。
[0021]上述技术方案直接带来的有益技术效果为：
[0022]通过将主管的结构设置为中间细、两头粗的壳体，当经过泄能装置的泄能口排出的气体进入主管内时，气体可从主管的前端和后端同时排出，这样可以实现对钻孔内致裂管所在全段范围的致裂作用。更为重要的是，与现有技术中将多根主管串联使用不同，本专利技术中仅仅采用一根主管，通过在该主管内设置至少一根，最多四根储液管，来提高致裂效率。通过固定支架将储液管进行固定，然后通过布置多根储液管，往多根储液管内通入二氧
化碳液体，通过与其相配合的激发装置、能量隔离释放装置，在保证安全的同时，整体上提高了致裂效率。
[0023]作为本专利技术的一个优选方案，所述的1根≤储液管的数量≤4根，每根储液管连接的电线均为隐线布置。
[0024]作为本专利技术的另一个优选方案，所述的止飞装置与管本体之间设置有活动轮，所述的止飞装置利用所述的活动轮在管本体的中间移动，通过所述的止飞装置将所述的可组合多管式液态二氧化碳致裂器固定在致裂孔中。
[0025]通过在管本体的中间设置止飞装置，可以防止在致裂作业中的致裂器喷出。
[0026]进一步优选，所述的储液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可组合多管式液态二氧化碳致裂器，其包括主管、泄能装置、能量隔离释放装置、储液管、激发装置及止飞装置，其特征在于：所述的主管包括管本体，所述的管本体为中间细、两头粗的壳体，位于中间的壳体和位于两头的壳体的内径保持一致，位于中间的壳体的外径小于位于两头的壳体的外径，且位于两头的壳体的外径保持一致，在位于两头的壳体的外围设置有若干个均匀排布的泄能口；所述的止飞装置设置在位于中间的壳体上；所述的泄能装置、能量隔离释放装置、储液管及激发装置均位于所述的管本体内；所述的泄能装置和激发装置分别位于管本体内的前端和末端；所述的储液管配置有固定支架，通过所述的固定支架对储液管进行固定；所述的储液管设置有至少一根，每根储液管均对应一能量隔离释放装置，所述的能量隔离释放装置位于储液管的前端，且位于泄能装置的后端；每根储液管内均装有液态二氧化碳，且在储液管的尾端设置有发热器，在所述的激发装置上设置有输液管，通过所述的输液管向所述的储液管内通入液态二氧化碳；每根储液管设置有独立的电线，且位于所述的管本体内部，所述的能量隔离释放装置的释放阀门通过线路与激发装置连接，当激发装置释放电流时，通过该线路将所述的释放阀门打开，所述的发热器受电流激发开始发热，在所述的释放阀门与储液管之间设置有破裂片；当储液管内的液态二氧化碳在所述的发热器的作用下受热转变为超临界状态时，储液管内的压力达到一定峰值后冲破所述的破裂片，并自动释放储液管中的能量，所述的泄能装置用于对冲破破裂片后的气体进行泄能，然后通过泄能装置的泄能口进入所述的主管，通过所述的主管上的泄能口释放至外部进行致裂。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新丰，尉瑞，张乔，王兆丰，孙峰，陈海栋，王龙，张孝强，刘文港，韦友玉，
申请(专利权)人：湘潭大学河南理工大学，
类型：发明
国别省市：