本發(fā)明涉及瓦斯抽采設(shè)備，具體為一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前煤礦瓦斯抽采技術(shù)主要采用傳統(tǒng)的井下抽采方式，其工作過(guò)程需要分別進(jìn)行鉆井、壓裂、抽采等操作，且需要多個(gè)獨(dú)立的管道進(jìn)行油氣及瓦斯流經(jīng)，導(dǎo)致安裝過(guò)程復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)且材料成本高。同時(shí)，井下抽采技術(shù)針對(duì)煤層地層的復(fù)雜性較差，容易出現(xiàn)瓦斯出砂、漏盡、縱裂等問(wèn)題，影響瓦斯的抽采效率和工作安全性。

2、為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)探索了煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)的集成化、智能化和高效化。一些技術(shù)方案嘗試?yán)孟冗M(jìn)行鉆探，然后在鉆探的同時(shí)進(jìn)行壓裂和抽采，有效減少了施工步驟和時(shí)間，提高了工作效率。但這些方案仍然存在著元件過(guò)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管線布置困難等問(wèn)題，難以滿足現(xiàn)代煤礦瓦斯抽采技術(shù)的推廣應(yīng)用需求。

3、本專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，提出了一種全新的壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)集成鉆探、壓裂和抽采功能，并采用獨(dú)特的管線布置方式和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鉆探、壓裂和抽采之間的協(xié)同操作，有效提升瓦斯抽采效率、降低施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的傳統(tǒng)的井下抽采方式，其工作過(guò)程需要分別進(jìn)行鉆井、壓裂、抽采等操作，且需要多個(gè)獨(dú)立的管道進(jìn)行壓裂和抽采，導(dǎo)致安裝過(guò)程復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)且材料成本高的問(wèn)題。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，包括鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、煤層壓裂設(shè)備以及瓦斯抽采設(shè)備；鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其包括用于鉆探的主管道、鉆頭安裝座、鉆頭安裝座上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有鉆探鉆頭，鉆頭安裝座內(nèi)部安裝有驅(qū)動(dòng)鉆探鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)的液壓馬達(dá)；鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括用于鉆探方向調(diào)節(jié)的方向調(diào)節(jié)器，向調(diào)節(jié)器安裝于主管道和鉆頭安裝座之間；主管道上開(kāi)設(shè)有用于瓦斯采集的孔；壓裂設(shè)備包括壓裂高壓泵、用于壓裂液輸送的壓裂管道；壓裂管道套接于主管道內(nèi)部，壓裂管道遠(yuǎn)離壓裂高壓泵的一端與主管道靠近鉆探鉆頭的一端固定。

4、優(yōu)選的，所述鉆探鉆頭為錐形，其表面設(shè)置有圓周分布的破碎齒，鉆探鉆頭有三個(gè)且圓周陣列式分布在鉆頭安裝座上。

5、優(yōu)選的，所述鉆探的主管道采用碳纖維增強(qiáng)塑料，壓裂管道安裝于主管道內(nèi)部；瓦斯抽采泵與主管道內(nèi)部連通。

6、優(yōu)選的，所述瓦斯抽采泵與主管道遠(yuǎn)離鉆探鉆頭的一端內(nèi)部連通，瓦斯抽采泵的另一端連接有瓦斯存儲(chǔ)罐。

7、優(yōu)選的，所述方向調(diào)節(jié)器為三個(gè)轉(zhuǎn)向油缸以及與轉(zhuǎn)向油缸連通的進(jìn)油液壓管和第二油管；三個(gè)轉(zhuǎn)向油缸伸縮圓周陣列式分布在主管道靠近鉆探鉆頭的一端，轉(zhuǎn)向油缸伸縮的一端與主管道端部固定連接，其另一端與鉆頭安裝座轉(zhuǎn)動(dòng)連接；并且每個(gè)轉(zhuǎn)向油缸都能夠獨(dú)立伸縮。

8、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)向油缸為單向油缸，轉(zhuǎn)向油缸的內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)油壓腔，油壓腔的一側(cè)設(shè)置有進(jìn)油口和出油口，油壓腔的進(jìn)油口連通有進(jìn)油液壓管，油壓腔的出油口安裝有泄壓閥，泄壓閥的出口固定連通有第二油管，第二油管的另一端與液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連通。

9、優(yōu)選的，所述液壓馬達(dá)的回油口固定連通有回油小管，三個(gè)液壓馬達(dá)的回油小管共同固定連通有導(dǎo)通環(huán)，導(dǎo)通環(huán)的一端固定連通有回油總管，回油總管的另一端連通液壓油回收處理站，對(duì)液壓馬達(dá)內(nèi)部回流的液壓油進(jìn)行回流收集。

10、優(yōu)選的，所述壓裂管道與主管道連接處為彎管，且延伸至主管道外部，壓裂高壓泵外部電性連接有高壓控制系統(tǒng)，用于監(jiān)控和控制壓裂高壓泵的運(yùn)行。

11、優(yōu)選的，所述瓦斯抽采設(shè)備包括瓦斯抽采泵，用于從煤層區(qū)中抽出瓦斯；瓦斯抽采泵與主管道內(nèi)部連通，且主管道與壓裂管道連接處附近開(kāi)設(shè)有瓦斯采集孔。

12、優(yōu)選的，壓裂管道的出液端與主管道固定，且靠近鉆探鉆頭位置；鉆頭安裝座的側(cè)面安裝有用于噴水的噴頭，鉆頭安裝座的中心開(kāi)設(shè)有吸漿口；噴頭設(shè)置有多個(gè)且圓周陣列式分布，鉆頭安裝座內(nèi)部開(kāi)設(shè)有環(huán)形通槽，將多個(gè)噴頭的進(jìn)水口連通，吸漿口固定連通有砂漿管，砂漿管套接于主管道內(nèi)部，且另一端安裝有泥漿泵，環(huán)形通槽遠(yuǎn)離噴頭的一端固定連通有供水管，供水管的另一端連通有水泵。

13、優(yōu)選的，所述主管道外部設(shè)置有一級(jí)套管和二級(jí)套管，一級(jí)套管套接于主管道外部，二級(jí)套管套設(shè)在一級(jí)套管的外部，一級(jí)套管和二級(jí)套管均勻主管道之間安裝有液壓鎖定結(jié)構(gòu)，液壓鎖定結(jié)構(gòu)包括液壓伸縮桿，液壓伸縮桿固定安裝于主管道內(nèi)部，通過(guò)液壓控制液壓伸縮桿的伸縮；相套接組裝的一級(jí)套管、二級(jí)套管以及主管道的同一經(jīng)線上分別開(kāi)設(shè)有直徑相同的第一掛接孔、第二掛接孔以及第三掛接孔。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

15、本發(fā)明的壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)通過(guò)集鉆探、壓裂、抽采于一體的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了煤礦瓦斯的快速、高效、安全抽采，具體來(lái)說(shuō)，其整合了鉆頭、主管道、壓裂管道和瓦斯抽采設(shè)備，使鉆探和抽采同步進(jìn)行，大大縮短了工作周期，提高了整體工作效率。同時(shí)，采用共同的主管道減少了管道的安裝和更換，節(jié)省了材料成本和時(shí)間，并通過(guò)主管道外部涂層提高了耐磨性和耐腐蝕性能，保證了瓦斯抽采工作的穩(wěn)定性和安全性。該系統(tǒng)還通過(guò)壓裂管道精準(zhǔn)定位，提高了壓裂效果，且一級(jí)套管和二級(jí)套管的鋪設(shè)安裝簡(jiǎn)便，并通過(guò)液壓油回收處理站實(shí)現(xiàn)液壓油的循環(huán)利用，節(jié)約資源，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。

技術(shù)特征：

1.一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：包括鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)、煤層壓裂設(shè)備(2)以及瓦斯抽采設(shè)備(3)；鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)其包括用于鉆探的主管道(11)、鉆頭安裝座(12)、鉆頭安裝座(12)上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有鉆探鉆頭(13)，鉆頭安裝座(12)內(nèi)部安裝有驅(qū)動(dòng)鉆探鉆頭(13)轉(zhuǎn)動(dòng)的液壓馬達(dá)(14)；鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)還包括用于鉆探方向調(diào)節(jié)的方向調(diào)節(jié)器(4)，向調(diào)節(jié)器安裝于主管道(11)和鉆頭安裝座(12)之間；主管道(11)上開(kāi)設(shè)有用于瓦斯采集的孔；壓裂設(shè)備包括壓裂高壓泵、用于壓裂液輸送的壓裂管道(21)；壓裂管道(21)套接于主管道(11)內(nèi)部，壓裂管道(21)遠(yuǎn)離壓裂高壓泵的一端與主管道(11)靠近鉆探鉆頭(13)的一端固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述鉆探鉆頭(13)為錐形，其表面設(shè)置有圓周分布的破碎齒，鉆探鉆頭(13)有三個(gè)且圓周陣列式分布在鉆頭安裝座(12)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述鉆探的主管道(11)采用碳纖維增強(qiáng)塑料，壓裂管道(21)安裝于主管道(11)內(nèi)部；瓦斯抽采泵與主管道(11)內(nèi)部連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述瓦斯抽采泵與主管道(11)遠(yuǎn)離鉆探鉆頭(13)的一端內(nèi)部連通，瓦斯抽采泵的另一端連接有瓦斯存儲(chǔ)罐。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述方向調(diào)節(jié)器(4)為三個(gè)轉(zhuǎn)向油缸(41)以及與轉(zhuǎn)向油缸(41)連通的進(jìn)油液壓管(42)和第二油管(43)；三個(gè)轉(zhuǎn)向油缸(41)伸縮圓周陣列式分布在主管道(11)靠近鉆探鉆頭(13)的一端，轉(zhuǎn)向油缸(41)伸縮的一端與主管道(11)端部固定連接，其另一端與鉆頭安裝座(12)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；并且每個(gè)轉(zhuǎn)向油缸(41)都能夠獨(dú)立伸縮。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)向油缸(41)為單向油缸，轉(zhuǎn)向油缸(41)的內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)油壓腔，油壓腔的一側(cè)設(shè)置有進(jìn)油口和出油口，油壓腔的進(jìn)油口連通有進(jìn)油液壓管(42)，油壓腔的出油口安裝有泄壓閥(44)，泄壓閥(44)的出口固定連通有第二油管(43)，第二油管(43)的另一端與液壓馬達(dá)(14)的進(jìn)油口連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述液壓馬達(dá)(14)的回油口固定連通有回油小管(61)，三個(gè)液壓馬達(dá)(14)的回油小管(61)共同固定連通有導(dǎo)通環(huán)(62)，導(dǎo)通環(huán)(62)的一端固定連通有回油總管(63)，回油總管(63)的另一端連通液壓油回收處理站，對(duì)液壓馬達(dá)(14)內(nèi)部回流的液壓油進(jìn)行回流收集。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述壓裂管道(21)與主管道(11)連接處為彎管(22)，且延伸至主管道(11)外部，壓裂高壓泵外部電性連接有高壓控制系統(tǒng)，用于監(jiān)控和控制壓裂高壓泵的運(yùn)行。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述瓦斯抽采設(shè)備(3)包括瓦斯抽采泵，用于從煤層區(qū)(102)中抽出瓦斯；瓦斯抽采泵與主管道(11)內(nèi)部連通，且主管道(11)與壓裂管道(21)連接處附近開(kāi)設(shè)有瓦斯采集孔(31)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：壓裂管道(21)的出液端與主管道(11)固定，且靠近鉆探鉆頭(13)位置；鉆頭安裝座(12)的側(cè)面安裝有用于噴水的噴頭(51)，鉆頭安裝座(12)的中心開(kāi)設(shè)有吸漿口(52)；噴頭(51)設(shè)置有多個(gè)且圓周陣列式分布，鉆頭安裝座(12)內(nèi)部開(kāi)設(shè)有環(huán)形通槽(55)，將多個(gè)噴頭(51)的進(jìn)水口連通，吸漿口(52)固定連通有砂漿管(53)，砂漿管(53)套接于主管道(11)內(nèi)部，且另一端安裝有泥漿泵，環(huán)形通槽(55)遠(yuǎn)離噴頭(51)的一端固定連通有供水管(54)，供水管(54)的另一端連通有水泵。

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，其特征在于：所述主管道(11)外部設(shè)置有一級(jí)套管(91)和二級(jí)套管(92)，一級(jí)套管(91)套接于主管道(11)外部，二級(jí)套管(92)套設(shè)在一級(jí)套管(91)的外部，一級(jí)套管(91)和二級(jí)套管(92)均勻主管道(11)之間安裝有液壓鎖定結(jié)構(gòu)，液壓鎖定結(jié)構(gòu)包括液壓伸縮桿，液壓伸縮桿固定安裝于主管道(11)內(nèi)部，通過(guò)液壓控制液壓伸縮桿的伸縮；相套接組裝的一級(jí)套管(91)、二級(jí)套管(92)以及主管道(11)的同一經(jīng)線上分別開(kāi)設(shè)有直徑相同的第一掛接孔、第二掛接孔以及第三掛接孔。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及瓦斯抽采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，且公開(kāi)了一種壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)，該壓裂瓦斯抽采系統(tǒng)主要包括鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主管道、壓裂管道、瓦斯抽采設(shè)備、鉆探方向調(diào)節(jié)等部分。該系統(tǒng)通過(guò)鉆探、壓裂、抽采等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯的快速、高效、安全抽采。鉆探驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用錐形鉆頭，主管道采用碳纖維增強(qiáng)塑料制造，壓裂管道隨主管道移動(dòng)，瓦斯抽采設(shè)備通過(guò)主管道上的采集孔收集瓦斯，鉆探方向調(diào)節(jié)采用轉(zhuǎn)向油缸，壓裂設(shè)備通過(guò)高壓泵對(duì)壓裂液進(jìn)行加壓，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛群蛪毫?，噴水降溫系統(tǒng)對(duì)鉆探鉆頭進(jìn)行降溫。該系統(tǒng)具有提高抽采效率、縮短工作周期、節(jié)省材料成本、保證瓦斯抽采工作的穩(wěn)定性和安全性、提高壓裂效果、降低環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：孫曉宇,戴亞男,張宇,李為琦,李恒,李生生,胡德存,李鵬洋,李東輝,楊雪,陳君,常若曦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京中煤礦山工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8