一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统及压裂方法技术方案

本发明专利技术属于煤矿安全领域，具体涉及一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统及压裂方法

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统及压裂方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全领域，具体涉及一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统及压裂方法
。

技术介绍

[0002]粉尘是造成煤矿生产事故的主要灾害之一
。
粉尘在煤矿中产生的环节有很多，包括地下开采以及其他产生大量粉尘的步骤，如井下转载
、
井下运输等
。
大量粉尘会污染地下空气，对生产人员的健康造成巨大伤害，目前针对这个问题，采用煤层水力化技术进行解决煤矿粉尘污染问题，但是此工艺针对低渗透率高应力的煤层结构，现有的压裂泵组很难达到较高的注水流量，进而导致目前注水压裂效率过低，存在难以有效润湿低渗煤体结构的问题
。
[0003]因此，为了煤矿安全高效的开采，有必要设计一种用于煤矿井下注水的大流量的压裂泵组系统及压裂方法，可以针对不同渗透率煤层结构，设置相应的注水流量，有效地解决低渗透率高应力煤层的难注水
、
难压裂
、
难润湿等问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统及压裂方法，通过串联的方式，可以对煤层实现不同流量的水力压裂，操作方法简单，适用于低渗高应力难起裂煤层水力压裂的实施，且有效地降低了煤矿开采过程中粉尘的产生量，保障了井下安全高效的生产
。
[0005]采用的技术方案为：
[0006]一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统，包括定频电机组件
、
可变流量泵组
、
注水泵控制组件；
[0007]所述定频电机组件包括电机
、
高速轴，所述电机连接高速轴，驱动高速轴转动，所述高速轴连接可变流量泵组；
[0008]所述可变流量泵组内串联至少两个注水单元，各注水单元通过离合器实现自动闭合与断开；
[0009]所述注水泵控制组件包括控制柜和无纸记录仪，所述控制柜连接可变流量泵组的离合器，通过控制柜控制离合器的闭合和断开
。
[0010]优选的，所述可变流量泵组包括泵体和流量计，所述泵体内设置至少两个注水单元，各注水单元包括动力端和液力端；
[0011]所述高速轴包括主动轴和从动轴，主动轴穿过其中一个注水单元的动力端，连接离合器的一端，离合器的另一端通过从动轴连接另一个注水单元的动力端
。
[0012]优选的，所述注水单元在泵体内部串联设置两个，各所述注水单元输出流量为
2.0m3/min
，两组注水单元串联流量为
4.0m3/min。
[0013]优选的，所述离合器为干式单片电磁离合器，通过离合器上线圈的通断电来控制
离合器的闭合与断开
。
线圈通电时产生强大的磁场，在电磁力的作用下，使衔铁的弹簧片产生变形，动盘与摩擦盘吸合在一起，离合器处于闭合状态，运行时无滑转，连接后无摩损；失电后，电枢板在板式弹簧力的作用下，离开电磁制动器磁轭或电磁离合器转子的衬套，准备下一次的动作
。
[0014]优选的，所述流量计设置于泵体出水口处
。
[0015]优选的，所述无纸记录仪连接流量计
。
[0016]一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统的压裂方法，采用上述的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统，包括如下步骤：
[0017](1)
在所述待压裂部位向煤层钻探压裂钻孔；
[0018](2)
将所需煤层水力压裂组件连接高压胶管后伸入所述压裂钻孔内，对待压裂部位进行水力压裂；
[0019](3)
根据不同的待压裂部位设定水力压裂流量参数方案，对高渗透率低应力易起裂的煤层，控制柜断开泵体内注水单元动力端之间的离合器，使高速轴带动单个动力端转动，实现单组注水单元输出，利用低注水流量对待压结构进行水力压裂；对低渗透率高应力难起裂的煤层，控制柜控制离合器进行闭合，使两组注水单元的动力端进行连接，通过高速轴的转动带动着两组注水单元动力端同步转动，进而实现两组注水单元之间的串联，提高压裂泵组的注水流量；
[0020](4)
通过流量计对泵体出水口的流量实时监测，并传输记录在操作台中无纸记录仪；
[0021](5)
当水力压裂作业完成后，通过控制柜对泵组进行泄压，关闭电机
。
[0022]优选的，所述水力压裂流量参数方案，是事先对待注水部位的煤层进行勘验，并现场取样进行实验室试验，以确定待注水部位所需的最佳流量参数，即确定是高渗透率低应力易起裂的煤层，还是低渗透率高应力难起裂的煤层，针对不同的煤层，确定是使用串联的大流量还是较小的单个注水单元的流量
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统及压裂方法，适用于井下煤层，加沙射孔，岩层注水
、
穿层复合注水及高压注水等煤矿水力化项目，本专利技术在泵体内部设置至少串联的两组注水单元，根据预先设计的煤层注水流量参数方案，针对高渗透率低应力易起裂的煤层，所需的注水流量及压力较小，仅开启一组注水单元来进行煤层水力压裂；针对低渗透率高应力难起裂的煤层，可以通过将串联的注水单元同时打开实现压裂泵组较大的流量及压力出水，进而有效地对低渗煤层进行水力压裂
。
[0025]相较于不可调节注水流量的压裂泵，采用该可变流量压裂泵组系统能够实现更好的煤层注水效果，采用干式单片电磁离合器进行连接，通过控制柜自动控制离合器的闭合和断开，操作方便
。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1中的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例1中的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统的可变流
量泵组内部结构示意图；
[0028]图3为实施例1采用窥孔仪观测到的不同深度钻孔内壁压裂对比图
。
[0029]图中，1‑
电机，2‑
可变流量泵组，3‑
流量计，4‑
控制柜，5‑
无纸记录仪，6‑
高速轴，7‑
动力端，8‑
液力端，9‑
注水单元，
10
‑
离合器
。
具体实施方式
[0030]附图仅用于示例性说明；为了更好说明本实施例，附图某些部件会省略
、
放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域的技术人员来说，附图中的某些公知结构及其说明可能省略，因此，不能理解为对本专利技术的限制
。
[0031]以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0032]实施例1[0033]如图1所示一种用于煤矿水压致裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统，其特征在于，包括定频电机组件
、
可变流量泵组
、
注水泵控制组件；所述定频电机组件包括电机
、
高速轴，所述电机连接高速轴，驱动高速轴转动，所述高速轴连接可变流量泵组；所述可变流量泵组内串联至少两个注水单元，各注水单元通过离合器实现自动闭合与断开；所述注水泵控制组件包括控制柜和无纸记录仪，所述控制柜连接可变流量泵组的离合器，通过控制柜控制离合器的闭合和断开
。2.
根据权利要求1所述的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统，所述可变流量泵组包括泵体和流量计，所述泵体内设置两个注水单元，各注水单元包括动力端和液力端；所述高速轴包括主动轴和从动轴，主动轴穿过其中一个注水单元的动力端，连接离合器的一端，离合器的另一端通过从动轴连接另一个注水单元的动力端
。3.
根据权利要求2所述的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统，其特征在于，所述注水单元在泵体内部串联设置两个，各所述注水单元输出流量为
2.0m3/min
，两组注水单元串联流量为
4.0m3/min。4.
根据权利要求3所述的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统，其特征在于，所述离合器为干式单片电磁离合器，通过离合器上线圈的通断电来控制离合器的闭合与断开
。5.
根据权利要求2所述的一种用于煤矿水压致裂用串联压裂泵组系统，其特征在于，所述流量计设置于泵体出水口...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恩茂，王刚，刘义鑫，黄启铭，徐浩，解树亮，魏宏钊，梁瀚丹，崔世龙，
申请(专利权)人：河南屹华智控泵业有限公司，
类型：发明
国别省市：