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一種堅(jiān)硬煤層頂板致裂裝置及方法與流程

文檔序號(hào):12351323閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種堅(jiān)硬煤層頂板致裂裝置,其特征在于:它包括伸入致裂鉆孔(1)內(nèi)的注水管(5),注水管(5)上間隔設(shè)有多個(gè)定點(diǎn)致裂裝置(4),注水管(5)的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有超耐壓封孔器(3),致裂鉆孔(1)外部設(shè)有動(dòng)態(tài)脈動(dòng)壓裂裝置(A)和溫度監(jiān)測(cè)裝置(B);

所述的動(dòng)態(tài)脈動(dòng)壓裂裝置(A)包括電子壓力表(7)、注水軟管(8)、溢流閥(9)、膠管(10)、變頻器(11)、脈動(dòng)注水泵(12)和貯水箱(13),電子壓力表(7)安設(shè)在注水管(5)相連接的端口位置,注水軟管(8)一端與注水管(5)外露端相連,另一端通過溢流閥(9)將膠管(10)連接起來,膠管(10)分別連通至貯水箱(13)及脈動(dòng)注水泵(12),脈動(dòng)注水泵(12)通過電纜與變頻器(11)連接;

所述的溫度監(jiān)測(cè)裝置(B)包括導(dǎo)線(14)、信號(hào)集成器(15)和溫度收集控制臺(tái)(16),導(dǎo)線(14)的一端與致裂鉆孔(1)內(nèi)熱電偶引出的導(dǎo)線相連,另一端與信號(hào)集成器(15)相連,信號(hào)集成器(15)與溫度收集控制臺(tái)(16)相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅(jiān)硬煤層頂板致裂裝置,其特征在于:所述的注水軟管(8)上設(shè)有單向閥門(6)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅(jiān)硬煤層頂板致裂裝置,其特征在于:所述的定點(diǎn)致裂裝置(4)包括帶有縫槽(4-4)的花管(4-5)、將花管(4-5)與注水管(5)連為一體的管箍(4-1)、花管(4-5)的中間設(shè)裝有靜態(tài)破碎劑粉末的紗布袋(4-3),紗布袋(4-3)的外側(cè)設(shè)有熱電偶的卡盤(4-2)。

4.一種使用權(quán)利要求1、2或3所述裝置的堅(jiān)硬煤層頂板致裂方法,其特征在于:包括如下步驟:

a.利用鉆機(jī)分別在堅(jiān)硬頂板(17)內(nèi)施工致裂鉆孔(1)和監(jiān)測(cè)鉆孔(2)至設(shè)定深度;

b.向致裂鉆孔(1)內(nèi)輸送定點(diǎn)致裂裝置(4),先將一端封閉的注水管(5)穿過超耐壓封孔器(3),然后在注水管(5)上間隔距離連通多個(gè)定點(diǎn)致裂裝置(4)一并送入致裂鉆孔(1)內(nèi),分別將多個(gè)定點(diǎn)致裂裝置(4)上的熱電偶用導(dǎo)線(14)沿注水管(5)引至鉆孔外,在距離致裂鉆孔(1)3m位置處,利用超耐壓封孔器(3)對(duì)致裂鉆孔(1)進(jìn)行密封;

c.在致裂鉆孔(1)的孔口設(shè)置動(dòng)態(tài)脈動(dòng)壓裂裝置(A)和溫度監(jiān)測(cè)裝置(B),記錄定點(diǎn)致裂裝置(4)中卡盤(4-2)區(qū)域的孔壁溫度為T0

d.啟動(dòng)脈動(dòng)注水泵(12),調(diào)節(jié)變頻器(11)將頻率為6Hz的壓力水經(jīng)溢流閥(9)→注水軟管(8)→單向閥門(6)→注水管(5)→定點(diǎn)致裂裝置(4),流動(dòng)到致裂裝置(4)中裝有靜態(tài)破碎劑的紗布袋(4-3)內(nèi),在脈動(dòng)壓力水的往復(fù)沖擊作用下,水與紗布袋(4-3)內(nèi)的靜態(tài)破碎劑充分混合成漿液,漿液滲流至卡盤(4-2)與致裂鉆孔孔壁之間的區(qū)域;

e.利用溫度收集控制臺(tái)(16)記錄漿液反應(yīng)放熱過程中卡盤(4-2)區(qū)域的放熱孔壁溫度T,若T>T0并持續(xù)上升時(shí),關(guān)閉脈動(dòng)注水泵(12);

f.當(dāng)T持續(xù)降低并趨近于T0時(shí),啟動(dòng)脈動(dòng)注水泵(12),持續(xù)脈動(dòng)注水至電子壓力表(7)的壓力值上升后,調(diào)節(jié)變頻器(11),注水頻率在6Hz~20Hz之間交替變化;繼續(xù)注水至電子壓力表(7)數(shù)值出現(xiàn)大幅度降低,關(guān)閉變頻器(11),保持壓力進(jìn)行注水,當(dāng)監(jiān)測(cè)鉆孔(2)流出帶有白色晶粒的水時(shí),耦合致裂結(jié)束。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種堅(jiān)硬煤層頂板致裂方法,其特征在于:所述致裂鉆孔(1)和監(jiān)測(cè)鉆孔(2)相距5-10m。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種堅(jiān)硬煤層頂板致裂方法,其特征在于:所述致裂裝置(4)中紗布袋(4-3)內(nèi)的靜態(tài)破碎劑粉末中添加有不溶水的惰性白色砂粒,粒徑范圍為40~60目,耐壓強(qiáng)度為50~60MPa。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種堅(jiān)硬煤層頂板致裂方法,其特征在于:所述的卡盤(4-2)內(nèi)選用的熱電偶型號(hào)為K型,靈敏度為0.5℃,溫度檢測(cè)范圍為10~150℃,可承受最大壓力為5MPa。

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