一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置

本发明涉及水力压裂，具体是一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置。

背景技术：

1、水力压裂技术在石油开采、页岩气开采、地热资源开采、瓦斯抽采、坚硬顶板卸压等领域均有应用，其中，水力压裂技术在坚硬顶板卸压中的应用中，如工作面初采初放水力压裂技术、工作面末采水力压裂技术、小煤柱留设水力压裂切顶卸压技术等，主要是利用高压水将坚硬顶板压裂，起到卸压作用，但是其压裂方向难以控制且压裂后裂缝容易闭合。

2、因此，有必要提供一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，包括送进杆和往复偏转组件，其中，所述送进杆的一侧开设有通槽，所述通槽的槽口处设置有密封框，所述送进杆中设置有靠近于通槽的往复偏转组件，所述往复偏转组件具有一往复偏转端，所述往复偏转端上连通有切割及压裂头，所述切割及压裂头贯穿所述通槽，所述切割及压裂头由供液管供给液体，并由供给罐供给支撑颗粒，所述供给罐固定于送进杆的端部，在进行水力压裂之前，先利用所述切割及压裂头对岩体进行范围性切割从而形成延伸槽，之后再将密封框密封于延伸槽的槽口并通过切割及压裂头向延伸槽中注液压裂。

2、进一步，作为优选，所述往复偏转组件包括上盖体、环体以及下密封盘，其中，所述下密封盘固定于送进杆中，所述下密封盘上密封固定有环体，所述环体上开设有第一通孔和第二通孔，以便接收来自于供液管中的液体，所述环体上还开设有第三通孔，以便接收来自于供给罐中的支撑颗粒，所述环体上还密封转动连接有上密封盘，所述上密封盘的上方固定有上盖体，所述上盖体能够进行往复转动，所述上盖体上设置有贯穿上盖体和上密封盘的所述切割及压裂头。

3、进一步，作为优选，所述上密封板的下方固定有三个呈周向分布的拨板。

4、进一步，作为优选，所述环体的内壁上固定有两个且对称分布于第三通孔两侧的密封弧件，所述密封弧件的下表面与下密封盘的上表面密封固定相连，所述密封弧件的上表面与上密封盘的下表面密封滑动相连，所述密封弧件还能够与拨板密封相连。

5、进一步，作为优选，所述密封弧件具有一定位点，所述密封弧件的长度以及相邻两个拨板之间的夹角被配置为：当相邻两个拨板对应位于两个密封弧件的定位点时，另一个拨板脱离密封弧件，当位于两侧的两个拨板中的其中一个拨板即将脱离密封弧件时，位于中间的拨板接触该密封弧件；

6、三个所述密封弧件相互靠近的一侧固定有补偿件，所述补偿件为弹性且可被压缩材质。

7、进一步，作为优选，所述第三通孔采用第三管体与供给罐相连通，所述第三管体上设置有靠近于第三通孔的阀体，所述密封弧件的定位点中嵌入有压力传感器，当两个压力传感器感应到拨板接触于密封弧件的接收位置时，所述阀体则供给支撑颗粒。

8、进一步，作为优选，所述上盖体由直线往复结构驱动，所述直线往复结构包括限位座、滑座、缺齿轮以及外齿牙，其中，所述限位座固定于送进杆中，所述限位座中滑动连接有所述滑座，所述滑座具有一齿牙槽，所述齿牙槽中对称固定有内齿牙，所述内齿牙能够与缺齿轮相啮合，所述滑座的外部还固定有外齿牙，所述上盖体的侧部分布有多个周向齿牙，所述周向齿牙与所述外齿牙相啮合。

9、进一步，作为优选，所述直线往复结构由旋转驱动组件驱动，所述旋转驱动组件包括定子筒、转子以及驱动轮，其中，所述定子筒固定于送进杆中且由供液管供液，所述定子筒中传动连接有转子，所述转子的一端伸出所述定子筒且固定有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，所述从动锥齿轮上同轴固定有驱动轮，所述驱动轮采用同步带与从动轮传动相连，所述从动轮与缺齿轮同轴固定相连，所述定子筒中还连通有第一管体和第二管体，其中第一管体的一端位于转子靠近于供液管的一侧，另一端与第二通孔相连，所述第二管体的一端位于转子远离供液管的一侧，另一端与第一通孔相连。

10、与现有技术相比，本发明提供了一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，具备以下有益效果：

11、本发明实施例中，在进行水力压裂之前，先利用所述切割及压裂头对岩体进行范围性切割从而形成延伸槽，之后再将密封框密封于延伸槽的槽口并通过切割及压裂头向延伸槽中注液压裂，通过构建延伸槽可以使得水力压裂更具方向性，而支撑颗粒可以支撑压裂所产生的裂隙，防止裂隙的闭合；

12、在进行水力切割时，供给的液体可以通过旋转驱动组件为直线往复机构提供动力进而驱动往复偏转组件的往复偏转端进行往复偏转，该偏转不仅能够为切割及压裂头提供偏转动力，还能够辅助供给罐均匀下入支撑颗粒，其偏转动作配合拨板还能够放置液体倒灌至供给罐中。

技术特征：

1.一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：包括送进杆(1)和往复偏转组件(4)，其中，所述送进杆(1)的一侧开设有通槽，所述通槽的槽口处设置有密封框(6)，所述送进杆(1)中设置有靠近于通槽的往复偏转组件(4)，所述往复偏转组件(4)具有一往复偏转端，所述往复偏转端上连通有切割及压裂头(5)，所述切割及压裂头(5)贯穿所述通槽，所述切割及压裂头(5)由供液管(8)供给液体，并由供给罐(7)供给支撑颗粒，所述供给罐(7)固定于送进杆(1)的端部，在进行水力压裂之前，先利用所述切割及压裂头(5)对岩体进行范围性切割从而形成延伸槽，之后再将密封框(6)密封于延伸槽的槽口并通过切割及压裂头(5)向延伸槽中注液压裂。

2.根据权利要求1所述的一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：所述往复偏转组件(4)包括上盖体(41)、环体(43)以及下密封盘(44)，其中，所述下密封盘(44)固定于送进杆(1)中，所述下密封盘(44)上密封固定有环体(43)，所述环体(43)上开设有第一通孔(45)和第二通孔(46)，以便接收来自于供液管(8)中的液体，所述环体(43)上还开设有第三通孔(47)，以便接收来自于供给罐(7)中的支撑颗粒，所述环体(43)上还密封转动连接有上密封盘(42)，所述上密封盘(42)的上方固定有上盖体(41)，所述上盖体(41)能够进行往复转动，所述上盖体(41)上设置有贯穿上盖体(41)和上密封盘(42)的所述切割及压裂头(5)。

3.根据权利要求2所述的一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：所述上密封板(42)的下方固定有三个呈周向分布的拨板(49)。

4.根据权利要求3所述的一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：所述环体(43)的内壁上固定有两个且对称分布于第三通孔(47)两侧的密封弧件(48)，所述密封弧件(48)的下表面与下密封盘(44)的上表面密封固定相连，所述密封弧件(48)的上表面与上密封盘(42)的下表面密封滑动相连，所述密封弧件(48)还能够与拨板(49)密封相连。

5.根据权利要求4所述的一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：所述密封弧件(48)具有一定位点，所述密封弧件(48)的长度以及相邻两个拨板(49)之间的夹角被配置为：当相邻两个拨板(49)对应位于两个密封弧件(48)的定位点时，另一个拨板(49)脱离密封弧件(48)，当位于两侧的两个拨板(49)中的其中一个拨板(49)即将脱离密封弧件(48)时，位于中间的拨板(49)接触该密封弧件(48)；

6.根据权利要求5所述的一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：所述第三通孔(47)采用第三管体与供给罐(7)相连通，所述第三管体上设置有靠近于第三通孔(47)的阀体，所述密封弧件(48)的定位点中嵌入有压力传感器，当两个压力传感器感应到拨板接触于密封弧件的接收位置时，所述阀体则供给支撑颗粒。

7.根据权利要求2所述的一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：所述上盖体(41)由直线往复结构(2)驱动，所述直线往复结构(2)包括限位座(21)、滑座(22)、缺齿轮(23)以及外齿牙(24)，其中，所述限位座(21)固定于送进杆(1)中，所述限位座(21)中滑动连接有所述滑座(22)，所述滑座(22)具有一齿牙槽，所述齿牙槽中对称固定有内齿牙，所述内齿牙能够与缺齿轮(23)相啮合，所述滑座(22)的外部还固定有外齿牙(24)，所述上盖体(41)的侧部分布有多个周向齿牙，所述周向齿牙与所述外齿牙(24)相啮合。

8.根据权利要求7所述的一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，其特征在于：所述直线往复结构(2)由旋转驱动组件(3)驱动，所述旋转驱动组件(3)包括定子筒(31)、转子(32)以及驱动轮(35)，其中，所述定子筒(31)固定于送进杆(1)中且由供液管(8)供液，所述定子筒(31)中传动连接有转子(32)，所述转子(32)的一端伸出所述定子筒且固定有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，所述从动锥齿轮上同轴固定有驱动轮(35)，所述驱动轮(35)采用同步带(36)与从动轮(37)传动相连，所述从动轮(37)与缺齿轮(23)同轴固定相连，所述定子筒(3)中还连通有第一管体(33)和第二管体(34)，其中第一管体(33)的一端位于转子靠近于供液管(8)的一侧，另一端与第二通孔(46)相连，所述第二管体(34)的一端位于转子远离供液管(8)的一侧，另一端与第一通孔(45)相连。

技术总结
本发明公开了一种基于支撑剂的多缝水力压裂装置，包括送进杆和往复偏转组件，其中，所述送进杆的一侧开设有通槽，所述通槽的槽口处设置有密封框，所述送进杆中设置有靠近于通槽的往复偏转组件，所述往复偏转组件具有一往复偏转端，所述往复偏转端上连通有切割及压裂头，所述切割及压裂头贯穿所述通槽，所述切割及压裂头由供液管供给液体，并由供给罐供给支撑颗粒，所述供给罐固定于送进杆的端部，在进行水力压裂之前，先利用所述切割及压裂头对岩体进行范围性切割从而形成延伸槽，之后再将密封框密封于延伸槽的槽口并通过切割及压裂头向延伸槽中注液压裂。

技术研发人员：张勃阳,林志斌,杜锋,曹正正,王利,王浩,蔺海晓
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16