煤矿井下用二氧化碳泵注系统技术方案

本发明专利技术涉及二氧化碳地质封存技术领域，提供一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，其包括储液装置、加热装置、泵送装置、压力调节装置和远程控制设备，储液装置包括用于容置液体二氧化碳压裂剂的第一容器；加热装置包括部分设置于第一容器内的换热管，换热管内适于热媒流动，以使热媒流过换热管与第一容器内的液体二氧化碳压裂剂换热；泵送装置的输入端与第一容器连通、输出端用于连通至压裂钻孔，泵送装置用于将第一容器内的液体二氧化碳压裂剂泵送至压裂钻孔；压力调节装置与泵送装置连接，以控制泵送装置的泵送压力；远程控制设备通过信号线缆与加热装置、泵送装置和压力调节装置连接，以在煤矿井外控制加热装置、泵送装置和压力调节装置。力调节装置。力调节装置。

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下用二氧化碳泵注系统


[0001]本专利技术涉及二氧化碳地质封存
，尤其涉及一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统。

技术介绍

[0002]二氧化碳捕集、利用与封存技术(Carbon Capture，Utilization and Storage，缩写CCUS)是一种大规模的温室气体减排技术。煤炭行业作为高碳的传统石化能源行业，亟需立足自身提出具备工业应用意义的二氧化碳减排或封存方案。
[0003]在煤系地层中普遍存在着因技术或经济原因不可采的煤层。压裂技术可在地下煤岩层中形成裂缝网络，既可以改善地层应力状态，又可以提高储层渗透能力。通过压裂技术将二氧化碳封存于不可采煤层，可以达到相对永久封存二氧化碳的目的，为煤炭和煤电行业探索出有效的减排路径。
[0004]目前，我国煤矿井下压裂技术多采用水基压裂液，压裂液采用多种化学添加剂，存在潜在环境污染风险。因此，亟需适应煤矿井下二氧化碳压裂施工的快速高效泵注设备。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，用以解决现有技术中缺少适应煤矿井下二氧化碳压裂施工的快速高效泵注设备的缺陷，实现煤矿井下二氧化碳无水压裂泵注。
[0006]本专利技术提供一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，包括：
[0007]储液装置，包括用于容置液体二氧化碳压裂剂的第一容器；
[0008]加热装置，包括部分设置于所述第一容器内的换热管，所述换热管内适于热媒流动，以使所述热媒流过所述换热管与所述第一容器内的所述液体二氧化碳压裂剂换热；
[0009]泵送装置，输入端与所述第一容器连通，输出端用于连通至压裂钻孔，所述泵送装置用于将所述第一容器内的所述液体二氧化碳压裂剂泵送至所述压裂钻孔；
[0010]压力调节装置，与所述泵送装置连接，用于在煤矿井内控制所述泵送装置的泵送压力；以及
[0011]远程控制设备，通过信号线缆与所述加热装置、所述泵送装置和所述压力调节装置连接，用于在所述煤矿井外控制所述加热装置、所述泵送装置和所述压力调节装置。
[0012]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述加热装置还包括密闭加热组件，所述密闭加热组件设置于所述第一容器外部，所述换热管的进口和出口设置于所述第一容器外部并与所述密闭加热组件连接，所述热媒能够在所述密闭加热组件和所述换热管内循环流动；所述密闭加热组件用于加热所述热媒。
[0013]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述加热装置还包括设置于所述换热管的进口和/或出口处的换热阀门，所述换热阀门用于控制所述热媒在位于所述第一容器内的所述换热管内的流速。
[0014]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述换热管由所述第一容器的底部伸入所述第一容器，并由所述第一容器的顶部伸出所述第一容器。
[0015]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述泵送装置包括流体压裂泵和煤安型变频电机，所述流体压裂泵的泵入端与所述第一容器连通、泵出端通过管路连接至所述压裂钻孔；所述煤安型变频电机与所述流体压裂泵连接。
[0016]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述压力控制装置包括煤矿许用变频器，所述煤矿许用变频器通过控制线缆与所述煤安型变频电机连接。
[0017]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述储液装置包括多个所述第一容器。
[0018]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述泵送装置还包括高压阀门，所述流体压裂泵的泵入端通过所述高压阀门与多个所述第一容器相连。
[0019]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述煤矿井下用二氧化碳泵注系统还包括储运设备，所述储运设备包括用于容置液体二氧化碳压裂剂的第二容器，所述第二容器能够与所述第一容器连通或分离；且所述储运设备能够移动。
[0020]根据本专利技术提供的一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，所述储运设备还包括移动车和增压泵，所述第二容器和所述增压泵安装于所述移动车上，所述第二容器通过所述增压泵与所述第一容器连通；所述移动车包括胶轮行走机构和挂钩，所述挂钩适于与煤矿井下输运车连接。
[0021]本专利技术提供的煤矿井下用二氧化碳泵注系统，适用于无毒无害无污染的液体二氧化碳压裂剂，具有安全可靠、无水相、无残渣、返排快等优点；通过设置加热装置和压力调节装置，实现对液体二氧化碳压裂剂的温度和压力的控制；通过泵送装置将液体二氧化碳压裂剂增压后注入地层压裂钻孔中，实现煤矿井下二氧化碳无水压裂泵注，可用于开展煤矿井下大泵量高压压裂或不可采煤层二氧化碳地质封存施工作业，可基于二氧化碳捕集利用与封存技术实现化石能源近零排放，为煤炭和煤电行业探索出有效的减排路径；远程控制设备实现泵注系统运行施工参数的远程控制，实现压裂作业的远程操作和控制，避免压裂过程中人员进入压裂作业区，保证施工安全，保证煤矿井下连续泵注作业，施工效率高；而且泵注系统结构简单，布置紧凑，适合煤矿井下狭小作业空间，为煤炭行业提供一种新型的煤矿井下温度和压力可控的高效绿色无水地层压裂装备，具有重大的工程应用价值，从而有效解决现有技术中缺少适应煤矿井下二氧化碳压裂施工的快速高效泵注设备的缺陷。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术提供的煤矿井下用二氧化碳泵注系统的主视图；
[0024]图2是本专利技术提供的煤矿井下用二氧化碳泵注系统的俯视图。
[0025]附图标记：
[0026]1：储液装置；
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2：加热装置；
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3：泵送装置；
[0027]4：压力调节装置；
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5：远程控制设备；
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6：信号线缆；
[0028]7：控制线缆；
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8：储运设备；
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11：第一容器；
[0029]21：换热管；
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22：密闭加热组件；23：换热阀门；
[0030]31：流体压裂泵；
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32：煤安型变频电机；33：高压阀门；
[0031]34：高压管路；
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81：第二容器；
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82：移动车；
[0032]83：增压泵；
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821：胶轮行走机构。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下用二氧化碳泵注系统，其特征在于，包括：储液装置，包括用于容置液体二氧化碳压裂剂的第一容器；加热装置，包括部分设置于所述第一容器内的换热管，所述换热管内适于热媒流动，以使所述热媒流过所述换热管与所述第一容器内的所述液体二氧化碳压裂剂换热；泵送装置，输入端与所述第一容器连通，输出端用于连通至压裂钻孔，所述泵送装置用于将所述第一容器内的所述液体二氧化碳压裂剂泵送至所述压裂钻孔；压力调节装置，与所述泵送装置连接，用于在煤矿井内控制所述泵送装置的泵送压力；以及远程控制设备，通过信号线缆与所述加热装置、所述泵送装置和所述压力调节装置连接，用于在所述煤矿井外控制所述加热装置、所述泵送装置和所述压力调节装置。2.根据权利要求1所述的煤矿井下用二氧化碳泵注系统，其特征在于，所述加热装置还包括密闭加热组件，所述密闭加热组件设置于所述第一容器外部，所述换热管的进口和出口设置于所述第一容器外部并与所述密闭加热组件连接，所述热媒能够在所述密闭加热组件和所述换热管内循环流动；所述密闭加热组件用于加热所述热媒。3.根据权利要求2所述的煤矿井下用二氧化碳泵注系统，其特征在于，所述加热装置还包括设置于所述换热管的进口和/或出口处的换热阀门，所述换热阀门用于控制所述热媒在位于所述第一容器内的所述换热管内的流速。4.根据权利要求2所述的煤矿井下用二氧化碳泵注系统，其特征在于，所述换热管由所述第一容器的底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓冬，郑仰发，赵凯凯，马兆瑞，郑建伟，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：