[发明专利]用于煤层加热及煤粉清除的管道机器人

说明书

用于煤层加热及煤粉清除的管道机器人，包括地面卷线车、发电机、地面控制中心和若干组中空式管道机器人组，地面卷线车上设置有智能电缆绞盘，智能电缆绞盘上缠绕有耐高温抗拉电缆；本发明采用的多组管道机器人通过电阻丝相连，每组管道机器人通过耐高温气囊、电动阀封闭等形式形成相对密封的空间，利用电阻丝加热压裂水流产生的高温水气混合体压入煤层中，增大瓦斯解吸并使煤层渗透率得到提高，实现煤层气的强化抽采。并且，本发明采用的多组管道机器人具有清除煤粉的功能，提高煤层气井的产气效率与产气量。

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，具体涉及用于煤层加热及煤粉清除的管道机器人。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。由于我国煤层渗透率普遍较低，瓦斯抽采方式和效果受到极大局限。因此，如何提高煤层渗透率，进而达到强化瓦斯抽采的目的是煤炭行业面临的一个重要问题。国内外专家提出了一些改善煤层渗透率的方法和技术，主要有：水力压裂法、水力割缝法等水力化措施，多元气体驱替方法以及深孔预裂爆破、交叉布孔法等。这些方法对强化煤层瓦斯抽采均起到了一定的作用，但其应用效果却受地质因素、现场因素等条件的限制。

煤层注热强化抽采瓦斯的思路源于石油开采中的热力驱油方法，其增产机理：通过向煤层注入过热水蒸气，使煤体温度升高，促进瓦斯解吸并使煤层渗透率得到提高，从而实现瓦斯强化抽采。

在煤层气开采及煤层气增产改造中，水力压裂是目前最常用也是最有效的技术手段。压裂支撑剂和压裂液体系流过煤层表面与煤的摩擦作用都会产生煤粉，而煤粉会堵塞煤层天然裂缝系统和支撑剂充填层孔隙，影响煤层气解吸运移，造成煤层渗透率的永久伤害，严重影响煤层气井的产气。煤粉的混入还会使液体粘度增加，或堵塞在裂缝尖端，造成施工压力升高。同时，煤粉粒进入井筒后，形成粘稠胶状物进入泵内，易造成卡泵现象。煤粉返排不当会造成气井产气量低于预期或不产气，给气田造成巨大的经济损失。

目前清除煤粉的措施主要由三种，分别是预防性强抽、碰泵、注水洗井。预防性强抽是一种定期加快抽油机冲次的预防措施。碰泵是将泵和管内粘着的煤粉给震荡下来，通过强抽将这些煤粉抽汲出来。注水洗井的方法主要由气流法、射水法、抽水与反冲洗法等。

上述措施均需要定期关闭采气功能才能进行煤粉清除的工作，影响采气的进程和效率，上述措施只能在井外施工，耗能巨大且无法了解井内的详细情况。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种用于煤层加热及煤粉清除的管道机器人使用该系统可以提高煤层气产气效率，以及可以对井壁煤粉进行清除。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于煤层加热及煤粉清除的管道机器人，包括地面卷线车、发电机、地面控制中心和若干组中空式管道机器人组，地面卷线车上设置有智能电缆绞盘，智能电缆绞盘上缠绕有耐高温抗拉电缆，智能电缆绞盘的出线端设置有第一拉力传感器，若干组中空式管道机器人组并排间隔设置，相邻的两组中空式管道机器人组通过电磁对接装置连接；耐高温抗拉电缆的一端与发电机相连接，耐高温抗拉电缆的另一端与最后方的中空式管道机器人组相连接；

智能电缆绞盘、第一拉力传感器、发电机以及所有的中空式管道机器人组分别通过控制线路与地面控制中心连接。

中空式管道机器人组包括加热管道机器人、煤粉清除管道机器人和子动力装置，加热管道机器人和煤粉清除管道机器人通过两根复合式螺旋电阻丝连接，两根复合式螺旋电阻丝穿过所述的子动力装置，子动力装置可拆卸连接在煤粉清除管道机器人的后部。

加热管道机器人包括管道机器装置和两组电阻丝卷线装置；