一种气液联合致裂装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气液联合致裂装置，包括端头封孔器、前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器，所述前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器通过螺纹相互连接的，所述端头封孔器和后接封孔器上均套有能膨胀的高压胶囊，所述前端致裂管和后端致裂管上均设置有用于喷射气体致裂介质的气体射孔和用于喷射液体致裂介质的液体射孔，所述前端致裂管上设置有用于液体压裂时的前端液体出口；S3：通过水力压裂装置完成措施孔的水力压裂，还公开了一种气液联合致裂方法。采用一个装置能同时实现气体致裂和液体压裂，使得在致裂时，能将气体致裂和液体压裂的优点有效结合，使致裂的煤层增透效果好、范围大。范围大。范围大。

【技术实现步骤摘要】
一种气液联合致裂装置及方法


[0001]本专利技术属于煤矿井下煤层增透
，具体涉及一种气液联合致裂装置及方法。

技术介绍

[0002]我国煤层赋存条件复杂，很多煤矿同时面临瓦斯、水、火、粉尘等灾害，其中，瓦斯问题是煤矿安全生产中最普遍、最不易解决的问题之一。目前，针对于煤矿瓦斯问题，最主要技术措施就是进行瓦斯抽采，包括煤层瓦斯预抽、采空区卸压瓦斯抽采等。由于我国大多数煤层透气性较低，从而导致瓦斯抽采效率低下，因此，为了提高煤层瓦斯抽采效率，众多专家学者研究、开发了很多煤层增透方法和技术装备，包括水力化增透技术(水力割缝、水力冲孔、水力压裂等)和相关装备、爆破增透技术(深孔预裂爆破、CO2相变致裂、松动爆破等)和相关装备以及化学改性增透技术(煤层酸化、煤层增渗液等)和相关装备等。但是每个单向增透措施均存在一定程度的缺陷，例如水力压裂技术可以实现大范围煤层增透，但是压裂产生的裂隙不可控；CO2相变致裂可以实现煤层致裂和驱替煤层瓦斯，但是其致裂范围有限。

技术实现思路

[0003]本专利技术拟提出一种气液联合致裂装置，不仅能实现水力化增透技术，还能实现爆破增透技术，将两者进行结合，使得煤层的增透效果好，范围大。
[0004]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种气液联合致裂装置，包括端头封孔器、前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器，所述前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器通过螺纹相互连接的，所述端头封孔器和后接封孔器上均套有能膨胀的高压胶囊，所述前端致裂管和后端致裂管上均设置有用于喷射气体致裂介质的气体射孔和用于喷射液体致裂介质的液体射孔，所述前端致裂管上设置有用于液体压裂时的前端液体出口；
[0005]所述液体射孔和前端液体出口均配备有相应的堵头，当气体致裂介质从气体射孔内喷出时，此时为气体致裂状态；当用堵头堵住前端液体出口，使液体致裂介质从液体射孔喷出时，此时为液体致裂状态；当用堵头堵住液体射孔，使液体致裂介质从前端液体出口流出时，此时为液体压裂状态。
[0006]作为上述方案的优选，所述端头封孔器包括从前到后依次设置的锥形头、端头封孔段和端头连接段，所述端头封孔段的外侧固定套有端头高压胶囊，所述端头高压胶囊的后端配有用于使端头高压胶囊膨胀的端头高压管，所述端头连接段的后端设置有用于与前端致裂管前端连接的端头螺纹孔；
[0007]所述前端致裂管的前端设置有用于与端头封孔器后端连接且带有外螺纹的前端致裂连接头，所述前端致裂管上设置有供液体致裂介质通过的前端致裂孔，所述前端致裂管中部靠近前端的位置处沿直径方向设置有与前端致裂孔前端连通的前端压裂出口，所述
前端致裂管的中部沿轴线方向设置有一排与前端致裂孔连通的前端液体射孔，所述前端致裂管的后端设置有用于与加长连接管前端连接的前端致裂螺纹孔，且前端致裂孔与前端致裂螺纹孔连通，所述前端致裂管的中部还设置有供前端致裂气体管装入的前端压裂凹槽，所述前端致裂管的中部还沿轴线方向设置有一排用于致裂气体射出的前端气体射孔，且前端气体射孔与前端致裂气体管连通，所述前端气体射孔与前端液体射孔环向错位设置，所述前端致裂气体管配有能将致裂气体充入到前端致裂气体管内的前端高压管；
[0008]所述加长连接管的前端设置有用于与前端致裂管后端连接且带外螺纹的加长连接头，所述加长连接管的后端设置有用于与后端致裂管前端连接的加长螺纹孔，所述加长连接管内设置有供液体致裂介质通过的加长通孔；
[0009]所述后端致裂管的前端设置有用于与加长连接管后端连接且带有外螺纹的后端致裂连接头，所述后端致裂管上设置有供液体致裂介质通过的后端致裂通孔，所述后端致裂管的中部沿轴线方向设置有一排与后端致裂孔连通的后端液体射孔，所述后端致裂管的后端设置有用于与后接封孔器前端连接的后端致裂螺纹孔，所述后端致裂管的中部还设置有供后端致裂气体管装入的后端压裂凹槽，所述后端致裂管的中部还沿轴线方向设置有一排用于致裂气体射出的后端气体射孔，且后端气体射孔与后端致裂气体管连通，所述后端气体射孔与后端液体射孔环向错位设置，所述后端致裂气体管配有能将致裂气体充入到后端致裂气体管内的后端高压管；
[0010]所述后接封孔器内设置有前后延伸且供液体致裂介质通过的后接通孔，所述后接封孔器包括从前到后依次设置的封孔连接头、后接封孔段和后接连接段，所述后接封孔段的外侧固定套有后接高压胶囊，所述后接高压胶囊的后端配有用于使后接高压胶囊膨胀的后接高压管，所述后接连接段的后端设置有用于与加长连接管前端连接的后接螺纹孔。
[0011]进一步优选，所述前端致裂气体管和后端致裂气体管的结构相同，均包括前后设置的用于容纳气态气体的集气室和用于液体气体储存的储存室，气体射孔与集气室相通，所述集气室和储存室前后设置且通过泄能片隔开，所述储存室螺旋缠绕有加热环，所述加热环配有加热线；当加热环被加热后，会对液体的气体进行加热，使其汽化成气体，从而导致储存室内压力增大，当压力达到一定值后会冲破泄能片，使集气室和储存室连通。
[0012]进一步优选，所述前端压裂凹槽和后端压裂凹槽的深度均大于对应致裂管的半径，所述集气室和储存室均套装在中间支撑筒上，在中间支撑筒内设置有供液体致裂介质通过的致裂通孔，所述中间支撑筒的前后两端均通过螺纹与对应致裂管的前后两端连接。
[0013]进一步优选，所述前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器上设置有用于供端头高压管通过的管道缺槽，每个管道缺槽均配有相应的密封盖，在每个管道缺槽上的两侧设置有密封凹槽，密封盖上与其相对应的位置处设置有密封凸起，当密封凸起，被卡入到密封凹槽内时，能将密封盖扣在管道缺槽的缺口上，从而将电线或管道固定在管道缺槽内。
[0014]进一步优选，所述端头封孔段和后接封孔段上设置有方便对应胶囊套装的环形凹槽。
[0015]进一步优选，还配备有用于与液体致裂介质管道连通的变径接头。
[0016]进一步优选，所述堵头伸入到对应孔内的部分设置有环形凸起，所述液体射孔和前端液体出口对应环形凸起设置有环形凹槽，当环形凸起卡在环形凹槽内时，堵头卡紧在
对应孔内。
[0017]同时还公开了一种气液联合致裂的方法，基于上述的致裂装置，能进行气液联合致裂，所述气液联合致裂包括气体致裂和液体压裂，并包括以下步骤：
[0018]S1：在煤层内施钻孔，在煤层内施工一个钻孔，并将其冲洗完成；
[0019]S2：致裂装置的组装，将端头封孔器、前端致裂管、加长连接管、后接封孔器、后端致裂管、后接封孔器和加长连接管连接，并保证前端致裂管的前后侧有封孔器，每个后端致裂管的前后侧均有封孔器，再在前端液体射孔和后端液体射孔均安装上堵头，同时根据钻孔的深度，增加或减少加长连接管的数量，使前端致裂管和后端致裂管在钻孔内设计的位置处，并将端头高压管和后接高压管分别与对应的手动加压泵连接，将前端高压管和后端高压管与盛放有致裂气体的致裂气瓶连接，将最后侧的加长连接管通过变径接头与带高压泵的液体压裂箱连接；
[0020]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气液联合致裂装置，其特征在于：包括端头封孔器(1)、前端致裂管(2)、加长连接管(3)、后端致裂管(4)和后接封孔器(5)，所述前端致裂管(2)、加长连接管(3)、后端致裂管(4)和后接封孔器(5)通过螺纹相互连接的，所述端头封孔器(1)和后接封孔器(5)上均套有能膨胀的高压胶囊，所述前端致裂管(2)和后端致裂管(4)上均设置有用于喷射气体致裂介质的气体射孔和用于喷射液体致裂介质的液体射孔，所述前端致裂管(2)上设置有用于液体压裂时的前端液体出口(203)；所述液体射孔和前端液体出口(203)均配备有相应的堵头(6)，当气体致裂介质从气体射孔内喷出时，此时为气体致裂状态；当用堵头(6)堵住前端液体出口(203)，使液体致裂介质从液体射孔喷出时，此时为液体致裂状态；当用堵头(6)堵住液体射孔，使液体致裂介质从前端液体出口(203)流出时，此时为液体压裂状态。2.根据权利要求1所述的气液联合致裂装置，其特征在于：所述端头封孔器(1)包括从前到后依次设置的锥形头(101)、端头封孔段(102)和端头连接段(103)，所述端头封孔段(102)的外侧固定套有端头高压胶囊(104)，所述端头高压胶囊(104)的后端配有用于使端头高压胶囊(104)膨胀的端头高压管(105)，所述端头连接段(103)的后端设置有用于与前端致裂管前端连接的端头螺纹孔(106)；所述前端致裂管(2)的前端设置有用于与端头封孔器(1)后端连接且带有外螺纹的前端致裂连接头(201)，所述前端致裂管(2)上设置有供液体致裂介质通过的前端致裂孔(202)，所述前端致裂管(2)中部靠近前端的位置处沿直径方向设置有与前端致裂孔(202)前端连通的前端压裂出口(203)，所述前端致裂管(2)的中部沿轴线方向设置有一排与前端致裂孔(202)连通的前端液体射孔(204)，所述前端致裂管(2)的后端设置有用于与加长连接管(3)前端连接的前端致裂螺纹孔(205)，且前端致裂孔(202)与前端致裂螺纹孔(205)连通，所述前端致裂管(2)的中部还设置有供前端致裂气体管(206)装入的前端压裂凹槽(207)，所述前端致裂管的中部还沿轴线方向设置有一排用于致裂气体射出的前端气体射孔(208)，且前端气体射孔(208)与前端致裂气体管(206)连通，所述前端气体射孔(208)与前端液体射孔(208)环向错位设置，所述前端致裂气体管(206)配有能将致裂气体充入到前端致裂气体管(206)内的前端高压管(209)；所述加长连接管(3)的前端设置有用于与前端致裂管(2)后端连接且带外螺纹的加长连接头(301)，所述加长连接管(3)的后端设置有用于与后端致裂管(4)前端连接的加长螺纹孔(302)，所述加长连接管(3)内设置有供液体致裂介质通过的加长通孔(303)；所述后端致裂管(4)的前端设置有用于与加长连接管(3)后端连接且带有外螺纹的后端致裂连接头(401)，所述后端致裂管(4)上设置有供液体致裂介质通过的后端致裂通孔(402)，所述后端致裂管(4)的中部沿轴线方向设置有一排与后端致裂孔连通的后端液体射孔(403)，所述后端致裂管(4)的后端设置有用于与后接封孔器(5)前端连接的后端致裂螺纹孔(404)，所述后端致裂管(4)的中部还设置有供后端致裂气体管(405)装入的后端压裂凹槽(406)，所述后端致裂管(4)的中部还沿轴线方向设置有一排用于致裂气体射出的后端气体射孔(407)，且后端气体射孔(407)与后端致裂气体管(405)连通，所述后端气体射孔(407)与后端液体射孔(403)环向错位设置，所述后端致裂气体管(405)配有能将致裂气体充入到后端致裂气体管(405)内的后端高压管(408)；所述后接封孔器(5)内设置有前后延伸且供液体致裂介质通过的后接通孔(501)，所述
后接封孔器(5)包括从前到后依次设置的封孔连接头(502)、后接封孔段(503)和后接连接段(504)，所述后接封孔段(503)的外侧固定套有后接高压胶囊(505)，所述后接高压胶囊(505)的后端配有用于使后接高压胶囊(505)膨胀的后接高压管(506)，所述后接连接段(504)的后端设置有用于与加长连接管(3)前端连接的后接螺纹孔(507)。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁修竹，白云，任发科，曾平，张林玉，代礼其，刘宗文，张东明，袁祥，李樟培，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：