本发明专利技术提出一种实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置及掺混方法，其中掺混装置包括依次连通的输水泵站、高压水管路、文丘里型管路和气液两相出水管路，文丘里型管路连通有压风管路。本发明专利技术可以实现在不借助高压气泵站、高压气罐的基础上在井下应用高压气液两相射流技术，大大降低了井下的能耗与高压气体的危险性。通过电磁阀开关的数量，可以控制进气量的多少，进而得到不同含气率的气液两相流，为不同现场的条件提供选择。本发明专利技术提出的两相射流掺混装置，结构简单，安装方便，不仅可以显著降低气体的掺混压力，减少能耗，同时可以实现井下高压气液两相射流的现场应用，这对于煤层增透具有巨大的应用前景。层增透具有巨大的应用前景。层增透具有巨大的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置及掺混方法
[0001]本专利技术涉及煤层增透
，尤其涉及一种实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置及掺混方法。
技术介绍
[0002]水射流增透技术经过多年的发展，在煤层卸压增透、强化瓦斯抽采中取得了显著的效果，被各大矿区广泛应用。但水射流增透技术有其相应的缺陷如用水量大，设备压力高，而且会出现“水锁效应”。为了增强射流的总体冲击效果，提高水力破岩效率，20世纪后期相继出现了以脉冲射流、空化射流和磨料射流等为代表的高效射流。林柏泉团队在前人研究的基础上，提出了以定量气相掺混形成高压气液两相射流增透的方式，并开展了初步的实验研究。但实验中发现常规的掺混器存在掺混气体的门限压力不稳定，气压过高，难以应用到井下特殊环境中。
[0003]目前，气液两相射流作为一种新的增透技术，相应的装置不够成熟，在井下实现应用受到一定的限制。高压气液两相射流的原理是通过人工加入高压气体与高压水掺混形成高压气液两相射流，自喷嘴喷出后作用于煤体实现煤层增透的效果。在此过程中，高压水可通过井下泵站系统提供，而井下的高压气体则难以获得，电动泵难以获得井下安标，气动泵的加压能力有限，且井下的高压容器属于危险源，难以获得矿方批准，这大大限制了气液两相射流的应用与发展。
[0004]因此本专利提出一种实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置与掺混方法，以解决上述存在的问题，让高压气液两相射流得以发挥增透煤层的作用。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]本专利技术的目的在于提出一种实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置与掺混方法，旨在解决常规的掺混器存在掺混气体的门限压力不稳定，气压过高，难以应用到井下特殊环境中的问题。
[0007]本申请的第一方面实施例提出一种实现低压气体掺混的两相射流掺混装置，包括依次连通的输水泵站、高压水管路、文丘里型管路和气液两相出水管路，文丘里型管路的喉管段处设有若干个进气口，进气口连通压风管路，压风管路包括相互连通的一个进气总管和若干个进气分管，进气分管连接于进气总管和喉管段之间，每个进气口连接一个进气分管，每个进气分管均设有电磁阀。
[0008]在一些实施例中，所述文丘里型管路包括依次连通的收缩段、喉管段和扩张段，收缩段连通高压水管路，扩张段连通气液两相出水管路。
[0009]在一些实施例中，所述气液两相出水管路上设有压力传感器和含气率测定仪。
[0010]在一些实施例中，所述文丘里型管路包括若干段相互串联的文丘里型管路单元，相邻两个文丘里型管路单元之间密封连通，每个文丘里型管路单元的喉管段均设有进气
口，每个进气口均连通压风管路。
[0011]在一些实施例中，每个文丘里型管路的进气口呈环形分布，进气总管位于进气分管的中心位置。
[0012]在一些实施例中，喉管段的管径与文丘里型管路的最大管径之比为0.1～0.5，喉管段的管径与管长之比为1:0.5～5，收缩段的入口角度大于扩张段的出口角度。
[0013]在一些实施例中，相邻两个文丘里型管路单元之间通过螺纹可拆卸连接，在连接处设有密封垫。
[0014]在一些实施例中，所述文丘里型管路采用不锈钢材质。
[0015]本申请的第二方面实施例提出一种实现低压气体掺混的两相射流掺混方法，利用上述的实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置，包括如下步骤：
[0016]S1，检查压风管路与高压水管路的可靠性，并将上述的两相射流掺混装置连接在管路中，关闭压风管路的电磁阀，使压风管路呈关闭状态；
[0017]S2，开启输水泵站，调节压力与流量，待达到所需压力时，开启合适数量的压风管路的电磁阀向文丘里型管路中通入气体；
[0018]S3，观察气液两相出水管路的压力传感器数据与含气率测定仪数据，判断两相流的掺混效果与打击效果，若达不到要求则改变电磁阀开启的数量或者串联多个文丘里型管路进行多级掺混；
[0019]S4，实验完毕后依次关闭电磁阀和输水泵站，打开连接气液两相出水管路的排水阀门，将管路内的残余水排放，待下一次使用。
[0020]本申请的第三方面实施例提出一种上述实现低压气体掺混的两相射流掺混装置在井下射流增透的应用。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022](1)本专利技术可以实现在不借助高压气泵站、高压气罐的基础上在井下应用高压气液两相射流技术，大大降低了井下的能耗与高压气体的危险性。
[0023](2)通过设计不同收缩比的文丘里型掺混器可以实现多种掺混门限压力，进而得到井下现场所需的射流参数。
[0024](3)通过电磁阀开关的数量，可以控制进气量的多少，进而得到不同含气率的气液两相流，为不同现场的条件提供选择。
[0025](4)通过气液两相射流监测系统，可对两相流的掺混压力与状态进行实时监测，以便根据现场情况进行调整。
[0026](5)本专利技术提出的两相射流掺混装置，结构简单，安装方便，不仅可以显著降低气体的掺混压力，减少能耗，同时可以实现井下高压气液两相射流的现场应用，这对于煤层增透具有巨大的应用前景。
[0027]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0028]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，
[0029]其中：
[0030]图1为本申请实施例中的实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置的结构示意图；
[0031]图2为单个压风管路中若干个进气分管的分布图；
[0032]图3为控制电磁阀的加气控制面板的示意图；
[0033]附图标记：
[0034]1‑
输水泵站；2
‑
高压水管路；3
‑
文丘里型管路；31
‑
收缩段；32
‑
喉管段；33
‑
扩张段；4
‑
进气总管；5
‑
进气分管；6
‑
电磁阀；7
‑
压力传感器；8
‑
气液两相出水管路；9
‑
含气率测定仪；10
‑
开关；11
‑
工作按钮；12
‑
急停按钮。
具体实施方式
[0035]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0036]下面参考附图描述本专利技术实施例的实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置及掺混方法。
[0037]如图1
‑
3所示，本申请的第一方面实施例提出一种实现井下低压气体掺混的两相射流掺混装置，包括依次连通的输水泵站1(本实施例中即为井本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实现低压气体掺混的两相射流掺混装置，其特征在于，包括依次连通的输水泵站、高压水管路、文丘里型管路和气液两相出水管路，文丘里型管路的喉管段处设有若干个进气口，进气口连通压风管路，压风管路包括相互连通的一个进气总管和若干个进气分管，进气分管连接于进气总管和喉管段之间，每个进气口连接一个进气分管，每个进气分管均设有电磁阀。2.根据权利要求1所述的实现低压气体掺混的两相射流掺混装置，其特征在于，所述文丘里型管路包括依次连通的收缩段、喉管段和扩张段，收缩段连通高压水管路，扩张段连通气液两相出水管路。3.根据权利要求1所述的实现低压气体掺混的两相射流掺混装置，其特征在于，所述气液两相出水管路上设有压力传感器和含气率测定仪。4.根据权利要求1所述的实现低压气体掺混的两相射流掺混装置，其特征在于，所述文丘里型管路包括若干段相互串联的文丘里型管路单元，相邻两个文丘里型管路单元之间密封连通，每个文丘里型管路单元的喉管段均设有进气口，每个进气口均连通压风管路。5.根据权利要求1所述的实现低压气体掺混的两相射流掺混装置，其特征在于，每个文丘里型管路的进气口呈环形分布，进气总管位于进气分管的中心位置。6.根据权利要求2所述的实现低压气体掺混的两相射流掺混装置，其特征在于，喉管段的管径与文丘里型管路的最大管径之...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒龙勇，杨云龙，凡永鹏，霍中刚，宋鑫，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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