低渗透强吸附性煤体注热封孔器的制作方法

1.本发明涉及瓦斯抽采领域，具体涉及低渗透强吸附性煤体注热封孔器。


背景技术：

2.煤层瓦斯预抽是解决煤矿瓦斯事故的根本措施之一。煤体中赋存的瓦斯以吸附态和游离态为主，吸附态瓦斯转化为游离态瓦斯主要受控于两个因素：煤储层压力和温度。目前，我国大部分煤矿均采用降低煤储层压力的方法预抽瓦斯。针对煤体注热治理瓦斯技术，国内外技术人员开展了一系列研究工作，并取得了大量的研究成果。
3.已有研究成果表明：温度是影响煤层瓦斯吸附、解吸、渗流作用的一个重要因素。如：马东民等进行了等温条件下煤层瓦斯吸附解吸试验，分析认为提高储层温度能促进煤层瓦斯解吸过程，在理论上可行，工程中应该受到重视；梁冰等根据瓦斯的吸附解吸规律和煤与瓦斯固流耦合作用的机制，建立了非等温条件下瓦斯流动的数学模型，并给出用有限元求其数值解的方法及程序；王轶波等通过试验证明在低温条件下煤层瓦斯解吸速度比常温和变温条件下慢；易俊等通过声场转化为热能以提高煤层系统的温度，实现了声场促进煤层瓦斯解吸扩散的数值模拟；何满潮等通过物理模拟单轴应力
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温度作用下吸附瓦斯运移过程，得出温度升高是诱发煤体中吸附瓦斯大量解吸因素之一；彭守建等通过开展不同初始瓦斯压力和不同地应力水平下抽采瓦斯的物理模拟试验，得出抽采瓦斯流量和温度的变化具有很好的相关性，表现出在抽采初期下降较快，后期下降缓慢，其中温度随时间的下降量符合对数函数关系；杨新乐等建立了以孔隙流体压力、煤岩骨架质点位移、绝对温度为基本变量的热
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流
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固耦合模型，揭示了煤层注热后煤层气渗流、应力、传热之间的内在联系，表明注热后煤层气产量大幅增加，是低渗透煤层气增产的有效途径。
4.注热方式通常是采用注热管插入煤层的钻孔内，然后将加热设备内的热空气注入输送管，注热管与输送管连接后，热空气经输送管和注热管注入钻孔内；但是由于注热管和钻孔的孔壁之间存在间隙，瓦斯容易经间隙逸出，另外，热空气经输送管和注热管注入钻孔内后温度已经降低，温度降低后的空气不及时从钻孔内大量排出，会影响热空气将吸附态瓦斯转化为游离态瓦斯，从而影响瓦斯的解吸量和排出效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种便于对煤层的钻孔进行封堵，另外便于抽出已降温空气的封孔器。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案提供低渗透强吸附性煤体注热封孔器，包括注热管、注气管和排气管，注热管上套有若干封孔袋，封孔袋通过注气管连通，排气管位于注热管内，排气管包括进气端和排气端，进气端和排气端均贯穿注热管的侧壁，进气端位于封孔袋和注热管的末端之间。
7.本方案的技术效果是：将注热管、封孔袋、注气管和排气管送入钻孔内后，向注气管内注气，待封孔袋注气膨胀并将钻孔完全封堵后，停止向封孔袋内注气；然后向注热管内
通入热空气，热空气经注热管和钻孔进入煤层后，将吸附态瓦斯转化为游离态瓦斯，由于封孔袋已将钻孔完全封堵，所以瓦斯不会从注热管和钻孔的侧壁之间逸出；而且向煤层内注入热空气时，随着钻孔内瓦斯解吸量增多，钻孔内压力增大，热空气的注入量明显减少，则使用抽采设备与排气管连接将钻孔内气体抽出，确保钻孔内压力稳定；另外向钻孔内注入热空气时，由于热空气经注热管注入钻孔内后温度已经降低，因此，抽采时还可以将已降温的空气抽出，达到热空气不断注入钻孔内的目的，从而提高瓦斯的解吸量和排出效率。
8.进一步的，封孔袋两端侧壁的厚度大于周向侧壁的厚度。本方案的技术效果是：确保封孔袋在注气时实现径向膨胀。
9.进一步的，封孔袋与注热管粘接。本方案的技术效果是：有利于提高封孔袋的稳定性。
10.进一步的，封孔袋的两端均设有接头，相邻封孔袋之间的接头通过注气管连接，封孔袋上靠近注热管末端的接头内设有封堵塞。本方案的技术效果是：便于封孔袋标准化生产，以及方便封孔袋与注气管连接。
11.进一步的，还包括输送管，注热管上设有助推块，输送管一端的内侧壁设有滑槽、弧形槽和环形槽，环形槽内设有垫圈，滑槽和弧形槽连通，弧形槽的侧壁倾斜设有连通环形槽的通道，通道内滑动设置有助推条，助推条能与助推块以及垫圈接触，助推条和通道的侧壁之间设有弹簧。本方案的技术效果是：在煤矿内为方便作业以及考虑到作业空间有限，需要将注热管插入煤层孔内后再将注热管与输送管的一端进行连接，其中输送管的另一端与注热设备如空气加热器连接；为提高连接的密封性，通常需要在注热管上设置密封圈，这样就导致注热管和输送管的连接非常费力；经过本方案的改进后，将注热管上助推块沿输送管轴向插入滑槽后，转动注热管，使助推块沿着弧形槽转动，并推动助推条移动，助推条与垫圈接触后使垫圈内缩与注热管紧贴，从而达到方便将注热管和输送管进行连接以及提高连接密封性的目的。
12.进一步的，注热管首端设有密封垫。本方案的技术效果是：增大注热管与输送管的摩擦力，避免注热管在弹簧的作用下反向转动。
附图说明
13.图1为本发明实施例的正向剖示图；
14.图2为输送管和注热管的三维示意图；
15.图3为图2中a处的局部放大图；
16.图4为垫圈内缩后的示意图。
具体实施方式
17.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
18.说明书附图中的附图标记包括：注热管1、注气管2、排气管3、封孔袋4、封堵塞5、压风管6、输送管7、助推块8、滑槽9、弧形槽10、垫圈11、通道12、助推条13。
19.实施例一：
20.实施例一基本如附图1所示：如图1所示的低渗透强吸附性煤体注热封孔器，包括注热管1、注气管2和排气管3，注热管1上套有两个封孔袋4，图1中封孔袋4的右视图呈环形，
封孔袋4与注热管1粘接。
21.封孔袋4由橡胶制成，封孔袋4左右两端侧壁的厚度大于周向侧壁的厚度，封孔袋4的左右两端均一体注塑有硬质的接头，相邻封孔袋4之间的接头通过注气管2连接，即封孔袋4通过注气管2连通。
22.最右侧的接头内堵塞有封堵塞5，最左侧的接头连接有压风管6，压风管6与鼓风机连通，接头与注气管2以及接头与压风管6通过插接或法兰连接；另外，压风管6上还可以按照球阀和压力表。
23.排气管3位于注热管1内，排气管3包括右端的进气端和左端的排气端，进气端和排气端均贯穿注热管1的侧壁，进气端位于封孔袋4和注热管1的末端(注热管1的右端)之间；注热管1在排气管3的进气端处开有孔洞，孔洞处过盈配合有抽采管(图中未示出)，抽采管上安装有球阀。
24.具体实施过程如下：
25.将注热管1、封孔袋4、注气管2和排气管3送入钻孔内后，向注气管2内注气，待封孔袋4注气膨胀并将钻孔完全封堵后，停止向封孔袋4内注气；然后向注热管1内通入热空气，热空气经注热管1和钻孔进入煤层后，将吸附态瓦斯转化为游离态瓦斯，由于封孔袋4已将钻孔完全封堵，所以瓦斯不会从注热管1和钻孔的侧壁之间逸出。
26.向煤层内注入热空气时，随着钻孔内瓦斯解吸量增多，钻孔内压力增大，热空气的注入量明显减少，则使用抽采设备与排气管3连接将钻孔内气体抽出，确保钻孔内压力稳定；另外向钻孔内注入热空气时，由于热空气经注热管1注入钻孔内后温度已经降低，因此，抽采时还可以将已降温的空气抽出，达到热空气不断注入钻孔内的目的，从而提高瓦斯的解吸量和排出效率。
27.实施例二：
28.在实施例一的基础上，还包括如图2所示的输送管7，注热管1的首端在其外侧壁周向焊接若干助推块8(图中只示出两个)，注热管1的首端还粘接有一圈密封垫；如图3所示，输送管7右端的内侧壁开有一个环形槽以及与助推块8匹配数量的滑槽9和弧形槽10，输送管7的左端与注热设备如空气加热器连接，环形槽用于容纳垫圈11，垫圈11的两端与环形槽的侧壁紧贴，垫圈11的外壁与环形槽的底部留有间距。
29.滑槽9和弧形槽10连通，弧形槽10的左侧壁倾斜开有连通环形槽的通道12，弧形槽10的右侧壁也开有通道12，通道12内滑动设置有助推条13，助推条13的左端位于环形槽内，助推条13向下移动的过程中能与垫圈11接触；助推条13的右端位于弧形槽10右侧壁的通道12内，助推块8在弧形槽10内向下转动能与助推条13接触，助推条13和通道12的下侧壁之间设有弹簧，弹簧的一端与通道12的下侧壁焊接，弹簧的另一端与助推条13焊接。
30.将注热管1上助推块8沿输送管7轴向插入滑槽9后，顺时针转动注热管1，使助推块8沿着弧形槽10转动，并推动助推条13移动，助推条13与垫圈11接触后使垫圈11内缩呈如图4所示状态(虚线表示原始状态)并与注热管1紧贴，从而达到方便将注热管1和输送管7进行连接以及提高连接密封性的目的。
31.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的
效果和专利的实用性。