煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置的制作方法

本技术涉及煤矿，尤其涉及水力造穴相关技术。

背景技术：

1、采用水力造穴技术对煤层进行人工改造，增大储层渗透率，进而实现瓦斯稳产增产是煤矿领域常用的技术。通常在钻孔中会间隔几米进行一次水力造穴，但并不在钻孔末段的瓦斯抽采段进行水力造穴。水力冲孔造穴完成后，在钻孔内安装瓦斯抽放管路，对钻孔进行瓦斯预抽，预抽时间通常是10－20天。

2、水力造穴过程中使用的压裂液的量非常巨大，压裂后仅有约40%～60%的压裂液返排至地面，煤层中残留大量压裂液。后续抽采瓦斯的过程中，残留在煤层中的压裂液在抽采负压的作用下伴随瓦斯流运动，如不能及时排除管路中的压裂液将会导致管路横截面积缩小，抽采阻力大幅增加，瓦斯抽采效率明显降低甚至使抽采管路完全堵塞失效。

3、不仅如此，瓦斯抽采管道积水还会腐蚀管道壁、破坏管道密封圈，威胁瓦斯抽放安全。如何在抽采负压条件下实现排水功能，提高瓦斯抽采效率，是解决瓦斯抽采困难的重大难题。难题有：抽水装置需要准确到达造穴处。散布在煤层中的压裂液并不集中，不能使用泵抽。由于含水，因此也不能采用真空泵抽。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，既能利用真空泵产生负压抽取水力造穴处的气液混合物，又不会因此造成真空泵受损。

2、为实现上述目的，本实用新型的煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置包括用于伸入瓦斯抽采孔的抽液管，抽液管为硬质管，抽液管的外端连接有第一软管；瓦斯抽采孔外设有收集箱，收集箱整体为封闭结构；收集箱底面向上设有隔板，隔板顶端低于收集箱侧壁顶部；隔板将收集箱分隔为集液腔和抽气腔，第一软管通入集液腔顶部，抽气腔顶部连接有抽气管，抽气管伸出收集箱并连接有真空泵；抽液管的内端部具有抽液段，抽液段的管壁上均匀设有多个进液孔；集液腔和抽气腔的底部均连接有排液管，排液管上设有排液阀。

3、所述抽气腔内的抽气管开口向下且其开口端位于抽气腔顶部。

4、所述抽气腔侧壁设有透明的观察窗。

5、抽气腔的侧壁设有液位开关，液位开关连接真空泵；液位开关被触发时关闭真空泵。

6、还包括有设置在瓦斯抽采孔外的空气压缩机，空气压缩机通过第二软管连接有压气管，压气管用于伸入瓦斯抽采孔，压气管的末端连接有压气容器，压气容器的顶部及底部分别设有若干压气口，压气口用于向水力造穴处的煤岩结构内注气以压出其中的压裂液；抽液管穿过压气容器且抽液段与压气容器相邻。

7、压气容器的侧壁嵌设有无线摄像头和照明灯，照明灯内置有或连接有蓄电池；无线摄像头用于观察定位瓦斯抽采孔中水力造穴处的位置；无线摄像头与外置的显示装置相连接。

8、本实用新型具有如下的优点：

9、由于隔板的分隔作用，在液位高于隔板之前，保证了压裂液不会进入真空泵，确保了真空泵既能够产生负压抽吸压裂液（和煤层气体），又不会吸入液体导致真空泵工作异常。

10、本实用新型能够高效地抽出水力造穴后煤层中残留的压裂液，保证真空泵不进液体，利用高压气体提高抽液抽瓦斯的效率，避免瓦斯抽采管路积水带来的种种弊端。

11、抽气管开口向下，保证了液位刚开始高于隔板时，液体只会向下落入抽气腔底部，而不会进入抽气管，给工作人员充足的缓冲时间停泵排液。

12、观察窗方便工作人员观察抽气腔内的液体情况，抽气腔内进入液体后，随时可以停泵排液，避免真空泵抽入液体。

13、由液位开关触发停泵动作，避免了人工观察不及时造成未能及时停泵、使得真空泵抽入液体的情况。

14、压气管和压气口等的设置，能够向水力造穴处的煤岩结构内注气，利用气体压力逼出其内的压裂液，使压裂液更快更多地被抽液段抽出。

15、工作人员在将压气管和抽液管向瓦斯抽采孔内推进时，照明灯提供拍摄光线，工作人员通过无线摄像头传输的图像可以方便地判断出前期水力造穴的准确位置，从而有针对性地进行抽液工作。

技术特征：

1.煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，其特征在于：包括用于伸入瓦斯抽采孔的抽液管，抽液管为硬质管，抽液管的外端连接有第一软管；瓦斯抽采孔外设有收集箱，收集箱整体为封闭结构；收集箱底面向上设有隔板，隔板顶端低于收集箱侧壁顶部；隔板将收集箱分隔为集液腔和抽气腔，第一软管通入集液腔顶部，抽气腔顶部连接有抽气管，抽气管伸出收集箱并连接有真空泵；抽液管的内端部具有抽液段，抽液段的管壁上均匀设有多个进液孔；集液腔和抽气腔的底部均连接有排液管，排液管上设有排液阀。

2.根据权利要求1所述的煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，其特征在于：所述抽气腔内的抽气管开口向下且其开口端位于抽气腔顶部。

3.根据权利要求1所述的煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，其特征在于：所述抽气腔侧壁设有透明的观察窗。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，其特征在于：抽气腔的侧壁设有液位开关，液位开关连接真空泵；液位开关被触发时关闭真空泵。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，其特征在于：还包括有设置在瓦斯抽采孔外的空气压缩机，空气压缩机通过第二软管连接有压气管，压气管用于伸入瓦斯抽采孔，压气管的末端连接有压气容器，压气容器的顶部及底部分别设有若干压气口，压气口用于向水力造穴处的煤岩结构内注气以压出其中的压裂液；抽液管穿过压气容器且抽液段与压气容器相邻。

6.根据权利要求5所述的煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，其特征在于：压气容器的侧壁嵌设有无线摄像头和照明灯，照明灯内置有或连接有蓄电池；无线摄像头用于观察定位瓦斯抽采孔中水力造穴处的位置；无线摄像头与外置的显示装置相连接。

技术总结
本技术公开了一种煤矿水力造穴卸压后压裂液排出装置，包括用于伸入瓦斯抽采孔的抽液管，抽液管为硬质管，抽液管的外端连接有第一软管；瓦斯抽采孔外设有收集箱，收集箱整体为封闭结构；收集箱底面向上设有隔板，隔板顶端低于收集箱侧壁顶部；隔板将收集箱分隔为集液腔和抽气腔，第一软管通入集液腔顶部，抽气腔顶部连接有抽气管，抽气管伸出收集箱并连接有真空泵；抽液管的内端部具有抽液段，抽液段的管壁上均匀设有多个进液孔；集液腔和抽气腔的底部均连接有排液管，排液管上设有排液阀。本技术能高效地抽出水力造穴后煤层中残留的压裂液，保证真空泵不进液体，利用高压气体提高抽液抽瓦斯的效率，避免瓦斯抽采管路积水带来的种种弊端。

技术研发人员：李思齐,闫振阳,兰安畅,席志奇,宋东东,高保彬,李兵兵,孙剑,周杰,王宇翔,张卫东,宋计生,谭凯丽
受保护的技术使用者：山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿
技术研发日：20230629
技术公布日：2024/1/15