一种用于瓦斯抽采的孔口连接装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤层瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种用于瓦斯抽采的孔口连接装置。


背景技术：

2.在煤层瓦斯抽采过程中，随着煤层瓦斯的不断抽出，煤层内煤层瓦斯不断减少，导致煤层瓦斯压力逐渐降低，煤层骨架压力逐渐增大，结果是钻孔(包括抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔)周围一定半径范围内的煤层孔裂隙在煤层骨架压力的作用下逐渐被压缩闭合，煤层瓦斯运移通道逐渐减少、运移阻力逐渐增大、运移动力逐渐不足、钻孔瓦斯流量逐渐衰减，直到煤层瓦斯压力不足以克服瓦斯运移阻力时，煤层瓦斯便停止运移，导致煤层瓦斯失去可抽采性。鉴于此，可以考虑布置三种钻孔来实现煤层瓦斯的快速大量抽采、防止煤层瓦斯在抽采过程中失去可抽采性，包括保压钻孔、压力监测钻孔和抽采钻孔，抽采钻孔用于煤层瓦斯抽采，压力监测钻孔用于煤层瓦斯压力监测，保压钻孔用于提供煤层瓦斯运移动力源(比如说氮气)，具体的技术方案，在申请人的同日申请《一种用于渗透各向异性本煤层瓦斯保压驱替抽采方法》中有详细阐述(本技术也是其配套申请，具体可参见公开号为cn115110921a的中国专利)。但是，现目前的孔口连接装置难以实现《一种用于渗透各向异性本煤层瓦斯保压驱替抽采方法》中的技术方案，也即，现有的孔口连接装置难以实现瓦斯的高效抽采。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种用于瓦斯抽采的孔口连接装置，解决了现有的孔口连接装置难以实现瓦斯高效抽采的技术问题。
4.本实用新型提供的基础方案为：一种用于瓦斯抽采的孔口连接装置，包括：
5.抽采钻孔连接模块，所述抽采钻孔连接模块包括第一套管，所述第一套管连接有第一抽采管路，所述第一套管设有第一截止阀与第一压力表；
6.压力监测钻孔连接模块，所述压力监测钻孔连接模块包括第二套管，所述第二套管上设有第二截止阀与第二压力表；
7.保压钻孔连接模块，所述保压钻孔连接模块包括第三套管，所述第三套管设有第一接口、第二接口与第三接口，所述第一接口用于连接保压钻孔，所述第二接口连接有第二抽采管路，所述第三接口连接有注氮管路，所述第一接口、第二接口与第三接口处分别设有第三截止阀、第四截止阀与第五截止阀。
8.本实用新型的工作原理及优点在于：在抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔施工完毕之后，将第一套管、第二套管、第三套管分别连接到抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔中，并关闭第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀与第五截止阀，在抽采的过程中，操作第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀与第五截止阀的打开与关闭，就可以实现煤层的增压与保压，避免钻孔(包括抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔)施工
以后钻孔周围煤层瓦斯在自身原有能量下向钻孔发生运移，防止造成钻孔周围煤层能量不断降低、煤层孔裂隙逐渐被压闭合，进而导致钻孔瓦斯流量快速衰竭，从而能够实现煤层瓦斯的高效抽采。
9.本实用新型通过操作各个截止阀可以实现煤层的增压保压，从而能够实现瓦斯的高效抽采，解决了现有的孔口连接装置难以实现煤层瓦斯高效抽采的技术问题。
10.进一步，所述第一套管设有浓度监测器。
11.有益效果在于：浓度检测器可以测定煤层瓦斯浓度(主要为甲烷浓度)，当煤层瓦斯浓度比较小时，能够及时结束瓦斯抽采作业并封闭钻孔。
12.进一步，所述第一抽采管路与第二抽采管路均连接矿井瓦斯抽采管路系统。
13.有益效果在于：抽采出的煤层瓦斯可以直接进入矿井瓦斯抽采管路系统，防止出现泄漏，便于后续进行运输与存储。
14.进一步，所述注氮管路连接有氮气源。
15.有益效果在于：通过氮气源可以不断地向保压钻孔内注入氮气，确保氮气的注入过程，也即保压过程不出现中断。
16.进一步，所述第一压力表与第二压力表的型号相同。
17.有益效果在于：便于统一安装。
18.进一步，所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀与第五截止阀的型号相同。
19.有益效果在于：便于统一安装，也方便工作人员操作。
20.进一步，所述第一套管的直径与抽采钻孔的直径相同，所述第二套管的直径与压力监测钻孔的直径相同，所述第三套管的直径与保压钻孔的直径相同。
21.有益效果在于：确保第一套管与抽采钻孔、第二套管与压力监测钻孔、第三套管与保压钻孔能够紧密地连接，提高密封效果，防止煤层瓦斯泄漏。
附图说明
22.图1为本实用新型一种用于瓦斯抽采的孔口连接装置实施例的抽采钻孔连接模块结构示意图。
23.图2为本实用新型一种用于瓦斯抽采的孔口连接装置实施例的压力监测钻孔连接模块结构示意图。
24.图3为本实用新型一种用于瓦斯抽采的孔口连接装置实施例的保压钻孔连接模块结构示意图。
具体实施方式
25.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
26.说明书附图中的标记包括：抽采钻孔连接模块1、第一套管11、第一截止阀12、第一压力表13、浓度监测器14、第一抽采管路15、压力监测钻孔连接模块2、第二套管 21、第二截止阀22、第二压力表23、保压钻孔连接模块3、第三套管31、第三截止阀32、第四截止阀33、第五截止阀34、第二抽采管路35、注氮管路36、煤层4。
27.实施例1
28.实施例基本如附图1所示，包括：
29.抽采钻孔连接模块1，如附图1所示，所述抽采钻孔连接模块1包括第一套管11，所述第一套管11连接有第一抽采管路15，所述第一套管11设有第一截止阀12与第一压力表13；
30.压力监测钻孔连接模块2，如附图2所示，所述压力监测钻孔连接模块2包括第二套管21，所述第二套管21上设有第二截止阀22与第二压力表23；
31.保压钻孔连接模块3，如附图3所示，所述保压钻孔连接模块3包括第三套管31，所述第三套管31设有第一接口、第二接口与第三接口，所述第一接口用于连接保压钻孔，所述第二接口连接有第二抽采管路35，所述第三接口连接有注氮管路36，所述第一接口、第二接口与第三接口处分别设有第三截止阀32、第四截止阀33与第五截止阀 34。
32.在本实施例中，所述第一套管11设有浓度监测器14，浓度检测器可以测定煤层4 瓦斯浓度(主要为甲烷浓度)，当煤层4瓦斯浓度比较小时，能够及时结束瓦斯抽采作业并封闭钻孔；所述第一压力表13与第二压力表23的型号相同，所述第一截止阀12、第二截止阀22、第三截止阀32、第四截止阀33与第五截止阀34的型号相同，便于统一安装，也方便工作人员操作。
33.具体实施过程如下：
34.(1)在煤层4上抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔施工完毕之后，将第一套管 11、第二套管21、第三套管31分别连接到、压力监测钻孔和保压钻孔中，并关闭第一截止阀12、第二截止阀22、第三截止阀32、第四截止阀33与第五截止阀34；
35.(2)当煤层4瓦斯压力p1高于煤层4最优渗流方向上最佳渗透率区间所对应的最佳煤层4瓦斯压力区间【p2，p3】时，同时打开第三截止阀32、第四截止阀33，打开第一截止阀12，利用保压钻孔及抽采钻孔同时对煤层4瓦斯进行抽采泄压，抽采过程中第二压力表23实时监测煤层4瓦斯压力，当第二压力表23所显示的煤层4流体压力等于p3时，关闭第三截止阀32，继续保持抽采钻孔进行瓦斯抽采；
36.(3)当压力表2所显示的煤层4流体压力低于p2时，关闭第一截止阀12，打开第三截止阀32、第五截止阀34，通过保压钻孔向煤层4加压注入氮气，当第二压力表 23所显示的煤层4流体压力大于p3时，关闭第三截止阀32、第五截止阀34，停止注氮气，当第一压力表13所显示的煤层4瓦斯压力大于等于p2时，打开第一截止阀12 进行抽采；
37.(4)在抽采过程中，当第二压力表23所显示的煤层4流体压力低于p2时，重复第(3)步操作；
38.(5)不断重复第(3)步、第(4)步操作，直至浓度检测器测定的煤层4瓦斯浓度(主要为甲烷浓度)小于等于10％时，停止第(3)步、第(4)步重复性操作，然后同时打开第三截止阀32、第四截止阀33，打开第一截止阀12，利用保压钻孔及抽采钻孔同时对煤层4流体进行抽采泄压，当第二压力表23所显示的煤层4流体压力在连续 15天内压力降小于0.05mpa且小于0.74mpa时，瓦斯抽采作业结束，封闭抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔；
39.(6)当煤层4瓦斯压力p1低于煤层4最优渗流方向上最佳渗透率区间所对应的最佳煤层4瓦斯压力区间【p2，p3】时，直接打开第三截止阀32、第五截止阀34，通过保压钻孔向煤层4加压注入氮气，当第二压力表23所显示的煤层4流体压力大于p3时关闭第三截止阀32、第五截止阀34，停止注入氮气，当第一压力表13所显示的煤层4 瓦斯压力大于等于p2时，打
开第一截止阀12进行抽采；
40.(7)然后按照第(3)步～第(5)步进行操作。
41.在本实施例中，在抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔施工完毕之后，将第一套管 11、第二套管21、第三套管31分别连接到抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔中，并关闭第一截止阀12、第二截止阀22、第三截止阀32、第四截止阀33与第五截止阀34，在抽采的过程中，操作第一截止阀12、第二截止阀22、第三截止阀32、第四截止阀33 与第五截止阀34的打开与关闭，就可以实现煤层4的增压与保压，避免钻孔(包括抽采钻孔、压力监测钻孔和保压钻孔)施工以后钻孔周围煤层4瓦斯在自身原有能量下向钻孔发生运移，防止造成钻孔周围煤层4能量不断降低、煤层4孔裂隙逐渐被压闭合，进而导致钻孔瓦斯流量快速衰竭，从而能够实现煤层4瓦斯的高效抽采。
42.实施例2
43.与实施例1不同之处仅在于，所述第一套管11的直径与抽采钻孔的直径相同，所述第二套管21的直径与压力监测钻孔的直径相同，所述第三套管31的直径与保压钻孔的直径相同，确保第一套管11与抽采钻孔、第二套管21与压力监测钻孔、第三套管31 与保压钻孔能够紧密地连接，提高密封效果，防止煤层4瓦斯泄漏；所述第一抽采管路15与第二抽采管路35均连接矿井瓦斯抽采管路系统，抽采出的煤层4瓦斯可以直接进入矿井瓦斯抽采管路系统，防止出现泄漏，便于后续进行运输与存储；所述注氮管路36 连接有氮气源，通过氮气源可以不断地向保压钻孔内注入氮气，确保氮气的注入过程，也即保压过程不出现中断。
44.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。