[发明专利]煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统及方法

权利要求书

1.一种煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统，包括至少一加骨料装置，其特征在于所述加骨料装置包括：

混骨料室(12)，设置于动力叶轮仓(24)上方，其内被骨料筛网(9)分为上下两个腔体，其中下腔体内设置骨料搅拌大叶轮(10)和骨料搅拌小叶轮(11)并连接第一高压压裂液出口(16)；其上腔体连接第一高压压裂液入口(7)并连通加骨料管(2)；

动力叶轮仓(24)内设置动力叶轮(13)，并连接有第二高压压裂液入口(19)和第二高压压裂液出口(22)；

所述动力叶轮(13)与所述搅拌叶轮(10，11)共轴并为其提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统，其特征在于包括风动供骨料罐，所述风动供骨料罐的出口连接所述加骨料管(2)，并用井下供风系统向混骨料室(12)供给骨料。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统，其特征在于，第一高压压裂液出口(16)、第一高压压裂液入口(7)、第二高压压裂液入口(19)、第二高压压裂液出口(22)和加骨料管(2)上均设置有用于开度控制的高压电磁阀。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统，其特征在于，所述混骨料室(12)在骨料筛网(9)的上方内设置有圆环状的防骨料挡板(6)，以防止骨料在搅拌过程和筛网过滤过程中的迸溅及混骨料室内壁的碰撞和磨损。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统，其特征在于，所述加骨料装置为两个或两个以上，各加骨料装置的第一高压压裂液入口(7)和第二高压压裂液入口(19)连接至高压压裂泵组，所述第一高压压裂液出口(16)和第二高压压裂液出口(22)连接至压裂对象煤层，所述加骨料管(2)连接至风动供骨料罐。

6.一种如权利要求1所述的煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：根据压裂钻孔的孔径、长度及压裂对象煤层的储层特征，完成压裂液注入量及骨料加注比例设计；

步骤二：将两个加骨料装置并联于压裂泵组、风动供骨料罐、压裂钻孔之间；

步骤三：利用风动供骨料罐向两个加骨料装置加注骨料，骨料装满混骨料室，通过各加骨料装置的第一高压压裂液入口和第二高压压裂液入口分别向动力叶轮仓和混骨料室供给高压压裂液，混合并搅拌均匀骨料与压裂液；

步骤四：开启其中一加骨料装置的第一高压压裂液入口和第一高压压裂液出口，开始进行加骨料水力施工；

步骤五：当其中一加骨料装置的骨料及压裂液注入完成后，打开另一加骨料装置的第一高压压裂液入口和第一高压压裂液出口，使用另一加骨料装置进行加骨料水力施工，同时关闭其中一加骨料装置的第一高压压裂液出口，对其进行骨料加注和，直至其内压裂液与骨料混合均匀加满；

步骤六：当另一加骨料装置骨料及压裂液注入完成后，使用加骨料装置进行加骨料水力施工，同时关闭另一加骨料装置，实现循环操作。

7.一种如权利要求3所述的煤矿井下水力压裂高压密封连续加骨料系统的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：根据压裂钻孔的孔径、长度及压裂对象煤层的储层特征，完成压裂液注入量及骨料加注比例设计；

步骤二：连接好压裂泵组、两加骨料装置及风动供骨料罐，根据压裂泵组流量及加骨料设计，设定风动供骨料罐及各高压电磁阀开度；

步骤三：关闭两加混骨料装置的第一高压压裂液出口(16)、第二高压压裂液出口(22)的高压电磁阀组，打开第一高压压裂液入口(7)的高压电磁阀组，并启动风动供骨料罐，进行两台加混骨料装置内骨料与压裂液的加注；

步骤四：完成骨料与压裂液加注后，关闭骨料加注管，开启两加混骨料装置的第二高压压裂液入口和第二高压压裂液出口的高压电磁阀组，实施搅拌，搅拌均匀后，开启其中一台加骨料装置的第一高压压裂液入口和第一高压压裂液出口的高压电磁阀组，开始进行加骨料水力施工；

步骤五：当该其中一台加骨料装置的骨料及压裂液注入完成后，打开另一台加骨料装置的第一高压压裂液入口和第一高压压裂液出口的高压电磁阀组，实现水力施工加骨料装置的切换，同时关闭已施工完成的加骨料装置的第一高压压裂液入口和第一高压压裂液出口的高压电磁阀组，并对该加混骨料装置进行压裂液与骨料混合均匀并加满后关闭该加骨料装置的加骨料管；

步骤六：循环重复，直至压裂液和骨料加注量达到设计值。