[发明专利]一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法

摘要

发明提供一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统及其使用方法。该系统利用水力割缝形成的多条卸压带进行分步注热，并利用蒸汽注热管前端的环式往复密封器使瓦斯向孔口方向流动，防止瓦斯在抽采范围外的区域积聚，以定向热驱瓦斯的形式，保证了瓦斯的抽采效率。该系统的使用方法利用水力割缝与蒸汽注热的协同作用，从煤层高效致裂和瓦斯高效解吸两个方面着手，以分区致裂与定向热驱瓦斯的形式，有效解决了瓦斯抽采难度较大、抽采效率较低的难题。

主权项

1.一种分区致裂协同定向热驱瓦斯抽采系统，其特征在于，包括超高压水射流发生系统、钻机钻具系统、蒸汽发生系统、孔口密封器(3)和气渣分离器(6)；/n所述孔口密封器(3)为管状体；所述孔口密封器(3)的前端开口，并固定在钻孔孔口孔壁上，后端与气渣分离器(6)连接；所述钻杆(13)从孔口密封器(3)的后端伸入钻孔中；所述气渣分离器(6)与瓦斯抽采管道(9)相连；所述气渣分离器(6)与瓦斯抽采管道(9)之间的管路上安装有瓦斯浓度检测器(7)和瓦斯抽采管道阀门(8)；/n所述超高压水射流发生系统包括超高压水泵(10)和纳米流体储罐(12)；所述超高压水泵(10)和纳米流体储罐(12)之间的高压管路上设置有纳米流体管道阀门(11)；/n所述钻机钻具系统包括旋转密封装置、钻头(4)、钻机(5)和钻杆(13)；所述钻机(5)夹持钻杆(13)；所述钻头(4)安装在钻杆(13)的首端；所述钻头(4)上对称设置有两个供高压水射出的流道(401)；所述流道(401)的出口方向与钻杆(13)的轴向垂直；所述流道(401)与钻杆(13)的内腔连通；所述旋转密封装置的输入端与超高压水泵(10)通过高压管路连接，输出端与钻杆(13)的尾端连接；工作时，钻机(5)带动钻杆(13)旋转并钻入煤岩层中；所述钻头(4)在钻杆(13)的旋转带动下自轴旋转；纳米流体通过超高压水泵(10)和旋转密封装置进入钻杆(13)的内腔；所述纳米流体经过内腔送入钻头(4)；所述流道(401)形成高压水射流对四周煤岩体进行冲击；煤岩体由钻头(4)研磨破碎或经受高压水冲击而破碎；高压水射流冲击煤岩屑，纳米流体携带煤岩渣返出至气渣分离器(6)；/n所述蒸汽发生系统包括蒸汽发生器(15)和蒸汽注热管(16)；所述蒸汽注热管(16)的外壁上贴敷有玻璃棉保护层；所述蒸汽注热管(16)的首端伸入从孔口密封器(3)的后端伸入钻孔中，尾端与超高压水泵(10)连通；所述蒸汽注热管(16)的首端外壁上设置有环式往复密封器(1601)和一对蒸汽喷嘴(1602)；所述蒸汽喷嘴(1602)与蒸汽注热管(16)的内腔连通；所述环式往复密封器(1601)位于蒸汽喷嘴(1602)的前方；所述环式往复密封器(1601)可对钻孔孔壁与蒸汽注热管(16)之间的空隙进行往复式密封；所述蒸汽发生器(15)通过管道与蒸汽注热管(16)的内腔连通；所述蒸汽发生器(15)与蒸汽注热管(16)之间的管道上设置有蒸汽发生器阀门(14)；工作时，蒸汽发生器(15)产生的热蒸汽沿蒸汽注热管(16)和蒸汽喷嘴(1602)输送到钻孔中；通过热蒸汽携带的热量加热煤体。/n