[实用新型]一种煤矿井下水力压裂设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿井下水力压裂设备，尤其适用于煤矿井下区域的瓦斯治理。 

背景技术

水力压裂是当前煤矿井下区域瓦斯治理主要技术之一。通过对区域煤体实施水力压裂可以增大煤层透气性，提高瓦斯抽采率，释放煤层瓦斯压力，改变煤体性质，从而降低煤与瓦斯突出危险性，达到煤与瓦斯共采的目的。 

当前常用的水力压裂方式有两种：静压注水压裂和脉动注水压裂。静压注水具有大流量（80L/min以上）、高压力（20MPa以上）的特点，可实现长距离、大直径钻孔的快速注水压裂。脉动注水其作用原理在于使用周期性的脉冲水作用于煤体，使煤体产生疲劳破坏，迫使煤层中的宏观裂隙扩展联通，形成新的再生裂隙网，提供瓦斯在煤层中的流动通道，从而提高煤层透气性。相对于二者的特点，静压注水和脉动注水的不足亦很明显：对于高瓦斯低透气性煤层，静压注水显现出注水困难、压裂范围小的劣势，进而导致裂隙发育不充分、易产生应力集中区、煤层透气性提高不明显等问题；由脉动注水作用原理可知，脉动注水可实现煤层最大程度的卸压增透，但目前脉动注水设备存在着脉冲压力小（12MPa以下）、泵流量小（80L/min以下）的不足，对于长距离、大直径的钻孔进行水力压裂常出现压裂范围有限、裂隙发育不充分的问题。 

发明内容

本实用新型的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种满足长距离、大直径钻孔高压力、大流量、安全、高效的煤矿井下水力压裂设备。 

为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：设备主要由脉动注水泵、与脉动注水泵对称布置的乳化液泵、自动控制水箱、三通、设在钻孔封孔段内的压裂管构成；自动控制水箱内设有连接脉动注水泵的脉动注水泵进水管和连接乳化液泵的乳化液泵进水管；脉动注水泵的出口处设有与三通的第一通相连的脉动注水泵出水管，乳化液泵的出口处设有与三通的第二通相连的乳化液泵出水管，压裂管的入口处设有连接三通的第三通的主管路。 

所述的脉动注水泵出水管与三通相连接的入口处设有脉动注水泵进水管单向逆止阀；乳化液泵出水管与三通相连接的入口处设有乳化液泵单向逆止阀；所述的主管路上设有进水流量控制阀。 

有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型适用于低透气性煤层长距离、大直径钻孔安全、高效水力压裂。根据当前静压注水和脉动注水的特点和不足，将脉动注水泵和乳化液泵进行有效结合，形成了一种煤矿下高效水力压裂系统，适用于低透气性煤层长距离、大直径钻孔高压力（25MPa以上）、大流量（200L/min以上）、安全高效水力压裂。本实用新型适用于煤矿井下水力压裂，可实现脉动水力压裂、常规水力压裂，并可以在二者之间进行切换，达到快速高效压裂煤体的目的，最大程度使煤体卸压增透。 

附图说明

图1是本实用新型的煤矿井下水力压裂设备结构示意图 

图中：1-脉动注水泵，2-自动控制水箱，3-乳化液泵，4-脉动注水泵进水管，5-乳化液泵进水管，6-脉动注水泵出水管，7-乳化液泵出水管，8-三通，9-主管路，10-压裂管，11-钻孔封孔段，12-脉动注水泵进水管单向逆止阀，13-乳化液泵单向逆止阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述： 

本实用新型的煤矿井下水力压裂设备主要由脉动注水泵1、与脉动注水泵1对称布置的乳化液泵3、自动控制水箱2、三通8、设在钻孔封孔段11内的压裂管10构成；自动控制水箱2内设有连接脉动注水泵1的脉动注水泵进水管4和连接乳化液泵3的乳化液泵进水管5；脉动注水泵1的出口处设有与三通8的第一通相连的脉动注水泵出水管6，脉动注水泵出水管6与三通8相连接的入口处设有脉动注水泵进水管单向逆止阀12；乳化液泵3的出口处设有与三通8的第二通相连的乳化液泵出水管7，乳化液泵出水管7与三通8相连接的入口处设有乳化液泵单向逆止阀13。压裂管10的入口处设有连接三通8的第三通的主管路9，主管路9上设有进水流量控制阀。工作时，将压裂管10的主体安放在完成的钻孔封孔段11内，压裂管10外露钻孔孔口留出15cm~30cm长度，通过主管路9与三通8相连接，脉动注水泵进水管4和乳化液泵进水管5分别连接到自动控制水箱2，脉动注水泵出水管6和乳化液泵出水管7连接三通8。根据压裂煤层的不同要求，脉动注水泵1、乳化液泵3可以同时并联运转，也可以单独运转。如先开启乳化液泵3，开始静压注水，当压力和注水量到达前期设计目标时，停止乳化液泵3，开启脉动注水泵1，进行脉动注水，当出现压力骤减或压力稳定不再上升时停止脉动注水泵1，开启乳化液泵3。如此反复，直至达到需要的压裂压力及注水量时停止压裂。