一种基于液态CO2相变的煤层压裂装备及方法与流程

一种基于液态co2相变的煤层压裂装备及方法
技术领域
1.本发明属于煤矿开采领域，具体公开了一种基于液态co2相变的煤层压裂装备及方法。


背景技术：

2.煤矿是指富含煤炭资源的地方，一般分为井工煤矿和露天煤矿。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种，根据煤化程度的不同，可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。在煤矿开采过程中，人们采用液态co2压裂替代水力压裂，以通过煤层压裂装备将液态co2压裂入煤层中，在高压co2压裂造缝之后，co2在地层中吸热相变膨胀，液态co2相变体积膨胀标准接近600倍，有效保证人工裂缝持久性，然而现有的基于液态co2相变的煤层压裂装备，在使用过程中，当液态co2在从射孔中压裂出后易因冲击力较大而造成大部分的液态co2被溅起而落入孔的底部，致使孔壁处没有压裂入足量的液态co2造成压裂质量较差的现象，且现有的煤层压裂装备是采用万向轮的方式进行移动，该种移动方式在不平地面上移动时易出现侧翻现象，且易因地面不平而造成煤层压裂装备出现倾斜致使增透管无法顺利的进入预先开设在地面上的通孔中，即造成了使用不便的现象。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种基于液态co2相变的煤层压裂装备及方法，以解决现有技术中所存在的问题。
4.为达到以上目的，本发明提供了一种基于液态co2相变的煤层压裂装备，包括底盘，所述底盘的上端面安装有插管件，所述插管件的上端面延伸有压裂增透泵，所述压裂增透泵的一端连接有输送管，所述输送管下端面固定安装有增透管，所述增透管的外表面环形阵列贯穿开设有多组射孔，所述增透管的外表面射孔的外侧安装有阻件，所述底盘的下端面转动镶嵌有一号螺旋筒以及二号螺旋筒，所述底盘的侧面安装有制动件，所述制动件的端部与一号螺旋筒以及二号螺旋筒相连接，所述底盘的外侧拐角处设置有调节件，所述一号螺旋筒上的螺旋叶与二号螺旋筒上的螺旋叶呈相反设置。
5.在上述技术方案中，优选的，所述插管件包括垂直延伸在底盘的上端面一侧边缘处的一号承载架，所述一号承载架的侧面上边缘处延伸有一号l形架，所述一号承载架的上端面中部贯穿转动镶嵌有一号螺纹杆，所述一号螺纹杆的下端部与底盘的上端面转动连接，所述一号螺纹杆的上端部同轴延伸有一号驱动电机，所述一号驱动电机的侧面与一号l形架的侧面固定连接。
6.优选的，所述底盘的上端面另一侧边缘处垂直延伸有二号承载架，所述二号承载架的侧面上边缘处延伸有二号l形架，所述二号l形架的侧面固定安装有二号驱动电机，所述二号驱动电机的端部同轴延伸有二号螺纹杆，所述二号螺纹杆转动贯穿于二号承载架的上端面中部，所述二号螺纹杆的端部与底盘的上端面转动连接，所述二号螺纹杆的外表面与一号螺纹杆的外侧均旋紧有托台，所述压裂增透泵固定安装于托台的上端面中部，所述
托台的前后边缘处分别延伸有两组滑凸块，所述二号承载架的内部外表面与一号承载架的内部外表面均开设有滑槽，所述滑凸块滑动贴合于滑槽的内部外表面。
7.优选的，所述托台的下端面延伸有两组固定环，所述输送管贯穿镶嵌于两组固定环的内部，所述输送管的上端面贯穿镶嵌有压力传感器，所述压力传感器位于其中一组固定环的前方，所述输送管的上端面贯穿镶嵌有温度传感器，所述温度传感器位于两组固定环之间，所述输送管的上端面贯穿镶嵌有流量传感器，所述流量传感器位于另一组固定环的后方。
8.优选的，所述阻件包括同轴镶嵌在增透管外表面的引流盘，所述增透管的外表面环形阵列延伸有四组固定凸板，四组所述固定凸板的下端面延伸有阻环，所述阻环的内部外表面开设为圆弧状，所述阻环位于射孔的外侧，同一垂线下所述阻环位于引流盘的上方，所述引流盘的上端面开设为斜面。
9.优选的，所述底盘的两侧前边缘处分别延伸有两组一号延展架，所述底盘的两侧后边缘处分别延伸有两组二号延展架，所述制动件包括固定安装在其中一组一号延展架的下端面的一号伺服电机，所述一号伺服电机的端部与一号螺旋筒的端部固定连接，其中一组所述二号延展架的下端面延伸有二号伺服电机，所述二号伺服电机的端部与二号螺旋筒的端部固定连接。
10.优选的，所述底盘的下端面前后边缘处分别延伸有两组一号筒座，所述一号螺旋筒转动镶嵌于其中一组一号筒座的内部，所述二号螺旋筒转动镶嵌于另一组一号筒座的内部，所述底盘的上端面中部贯穿开设有方孔，所述底盘的前端面中部以及侧面中部均安装有气泡水平仪。
11.优选的，所述调节件包括分别延伸在两组一号延展架的前端面以及两组二号延展架的后端面的支撑架，所述支撑架的数量为四组，所述支撑架的上端面贯穿镶嵌有螺纹筒，所述螺纹筒的外侧分别对称镶嵌有两组加强环，其中一组所述加强环的下端面压紧于支撑架的上端面，另一组所述加强环的上端面压紧于支撑架的下端面，所述螺纹筒的内部旋紧有支撑螺柱，所述支撑螺柱的上端部同轴延伸有手轮，所述手轮的外表面开设有防滑纹，所述支撑螺柱的下端部同轴镶嵌有轴承，所述轴承的外侧镶嵌有撑脚。
12.还提供了一种基于液态co2相变的煤层压裂装备的使用方法，包括以下步骤：s1：通过利用制动件驱动二号螺旋筒以及一号螺旋筒转动以带动底盘在不平的地面上移动至工作区域；
13.s2：随后通过转动调节件，使其底盘保持为水平状态，同时插管件运转带动增透管下移进入预先开设在地面上的通孔中；
14.s3：此时压裂增透泵运转，将液态co2通过输送管引导入增透管中，并经过增透管上的射孔压裂出，同时在阻件的作用下进入煤层中完成对煤层的压裂操作。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16.1、通过设置的阻件，能够通过阻环对从增透管上的射孔中压裂出的液态co2进行阻挡，使其液态co2在阻环的内部开设为圆弧状的作用下向下流动，并落在引流盘上，使其不会流向孔底，同时使其在引流盘的斜面作用下引导进入孔壁的煤层中，以此避免液态co2在从射孔中压裂出后因冲击力较大而造成大部分的液态co2被溅起而落入孔的底部，致使孔壁处没有压裂入足量的液态co2造成压裂质量较差的现象，以此达到其提高压裂质量的
好处。
17.2、通过设置的制动件以及一号螺旋筒、二号螺旋筒的共同作用下，能够通过一号伺服电机以及二号伺服电机带动一号螺旋筒以及二号螺旋筒进行同向转动，使其一号螺旋筒以及二号螺旋筒上的螺旋叶能够进入不平地面上的土层中，并在螺旋叶与土层的相互作用下驱使底盘在不平地面上平稳移动，以此避免了在不平地面上移动易出现侧翻的现象，提高了移动时的安全性。
18.3、通过设置的调节件，能够根据地面的不平度对手轮进行转动，进而带动支撑螺柱转动，使其支撑螺柱利用和螺纹筒之间的螺纹性能下移，让其支撑螺柱端部的撑脚能够下移和地面相接触，以对底盘进行支撑，以将底盘调节至水平角度，使其增透管能够保持垂直状态进入预先开设在地面上的通孔中进行工作，以此提高了使用方便度。
附图说明
19.图1为本发明的整体结构示意图；
20.图2为本发明的另一视角示意图；
21.图3为本发明的a的放大图；
22.图4为本发明的局部视图；
23.图5为本发明的b的放大图；
24.图6为本发明的仰视图。
25.图中：1、底盘；2、一号承载架；3、托台；4、压裂增透泵；5、一号螺旋筒；6、支撑架；7、二号螺旋筒；8、一号筒座；9、一号伺服电机；10、输送管；11、固定环；12、压力传感器；13、温度传感器；14、增透管；15、一号l形架；16、一号螺纹杆；17、一号驱动电机；18、一号延展架；19、螺纹筒；20、加强环；21、支撑螺柱；22、撑脚；23、手轮；24、二号延展架；25、流量传感器；26、阻环；27、引流盘；28、固定凸板；29、二号承载架；30、二号螺纹杆；31、二号l形架；32、二号驱动电机；33、方孔；34、滑槽；35、滑凸块；36、二号伺服电机。
具体实施方式
26.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
27.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
28.如图1
‑
图6所示的一种基于液态co2相变的煤层压裂装备，包括底盘1，底盘1的上端面安装有插管件，插管件的上端面延伸有压裂增透泵4，压裂增透泵4的一端连接有输送管10，输送管10下端面固定安装有增透管14，增透管14的外表面环形阵列贯穿开设有多组射孔，增透管14的外表面射孔的外侧安装有阻件，底盘1的下端面转动镶嵌有一号螺旋筒5以及二号螺旋筒7，底盘1的侧面安装有制动件，制动件的端部与一号螺旋筒5以及二号螺旋筒7相连接，底盘1的外侧拐角处设置有调节件，一号螺旋筒5上的螺旋叶与二号螺旋筒7上的螺旋叶呈相反设置。
29.插管件包括垂直延伸在底盘1的上端面一侧边缘处的一号承载架2，一号承载架2
的侧面上边缘处延伸有一号l形架15，一号承载架2的上端面中部贯穿转动镶嵌有一号螺纹杆16，一号螺纹杆16的下端部与底盘1的上端面转动连接，一号螺纹杆16的上端部同轴延伸有一号驱动电机17，一号驱动电机17的侧面与一号l形架15的侧面固定连接，通过设置的一号l形架15能够对一号驱动电机17进行固定，一号驱动电机17能够带动一号螺纹杆16进行转动。
30.底盘1的上端面另一侧边缘处垂直延伸有二号承载架29，二号承载架29的侧面上边缘处延伸有二号l形架31，二号l形架31的侧面固定安装有二号驱动电机32，二号驱动电机32的端部同轴延伸有二号螺纹杆30，二号螺纹杆30转动贯穿于二号承载架29的上端面中部，二号螺纹杆30的端部与底盘1的上端面转动连接，二号螺纹杆30的外表面与一号螺纹杆16的外侧均旋紧有托台3，压裂增透泵4固定安装于托台3的上端面中部，托台3的前后边缘处分别延伸有两组滑凸块35，二号承载架29的内部外表面与一号承载架2的内部外表面均开设有滑槽34，滑凸块35滑动贴合于滑槽34的内部外表面，通过设置的托台3能够对压裂增透泵4进行承载，滑凸块35以及滑槽34能够保证托台3稳定上下移动，二号螺纹杆30与一号螺纹杆16能够使其托台3上下移动，二号驱动电机32能够带动二号螺纹杆30进行转动。
31.托台3的下端面延伸有两组固定环11，输送管10贯穿镶嵌于两组固定环11的内部，输送管10的上端面贯穿镶嵌有压力传感器12，压力传感器12位于其中一组固定环11的前方，输送管10的上端面贯穿镶嵌有温度传感器13，温度传感器13位于两组固定环11之间，输送管10的上端面贯穿镶嵌有流量传感器25，流量传感器25位于另一组固定环11的后方，通过设置的压力传感器12、温度传感器13以及流量传感器25能够对输送管10中的液态co2的压力、温度以及流量进行检测，固定环11能够对输送管10进行固定。
32.阻件包括同轴镶嵌在增透管14外表面的引流盘27，增透管14的外表面环形阵列延伸有四组固定凸板28，四组固定凸板28的下端面延伸有阻环26，阻环26的内部外表面开设为圆弧状，阻环26位于射孔的外侧，同一垂线下阻环26位于引流盘27的上方，引流盘27的上端面开设为斜面，通过设置的固定凸板28能够对阻环26进行固定，阻环26能够对液态co2进行阻挡，引流盘27起到引导的作用。
33.底盘1的两侧前边缘处分别延伸有两组一号延展架18，底盘1的两侧后边缘处分别延伸有两组二号延展架24，制动件包括固定安装在其中一组一号延展架18的下端面的一号伺服电机9，一号伺服电机9的端部与一号螺旋筒5的端部固定连接，其中一组二号延展架24的下端面延伸有二号伺服电机36，二号伺服电机36的端部与二号螺旋筒7的端部固定连接，通过设置的一号延展架18以及二号延展架24能够对一号伺服电机9以及二号伺服电机36进行固定，同时能够对支撑架6进行固定。
34.底盘1的下端面前后边缘处分别延伸有两组一号筒座8，一号螺旋筒5转动镶嵌于其中一组一号筒座8的内部，二号螺旋筒7转动镶嵌于另一组一号筒座8的内部，底盘1的上端面中部贯穿开设有方孔33，底盘1的前端面中部以及侧面中部均安装有气泡水平仪，通过设置的气泡水平仪能够观看底盘1是否处于水平状态，一号筒座8能够对一号螺旋筒5以及二号螺旋筒7进行限制，方孔33能够保证增透管14稳定下移。
35.调节件包括分别延伸在两组一号延展架18的前端面以及两组二号延展架24的后端面的支撑架6，支撑架6的数量为四组，支撑架6的上端面贯穿镶嵌有螺纹筒19，螺纹筒19的外侧分别对称镶嵌有两组加强环20，其中一组加强环20的下端面压紧于支撑架6的上端
面，另一组加强环20的上端面压紧于支撑架6的下端面，螺纹筒19的内部旋紧有支撑螺柱21，支撑螺柱21的上端部同轴延伸有手轮23，手轮23的外表面开设有防滑纹，支撑螺柱21的下端部同轴镶嵌有轴承，轴承的外侧镶嵌有撑脚22，通过设置的螺纹筒19以及支撑螺柱21能够对底盘1进行支撑，使其保持水平，加强环20能提高螺纹筒19和支撑架6连接处的稳固度，手轮23能够便于对支撑螺柱21进行转动，撑脚22起到增大接触面的作用，轴承能够使其撑脚22在与地面接触后不会出现转动支撑螺柱21能够正常转动。
36.还提供了一种基于液态co2相变的煤层压裂装备的使用方法，包括以下步骤：s1：通过利用制动件驱动二号螺旋筒7以及一号螺旋筒5转动以带动底盘1在不平的地面上移动至工作区域；
37.s2：随后通过转动调节件，使其底盘1保持为水平状态，同时插管件运转带动增透管14下移进入预先开设在地面上的通孔中；
38.s3：此时压裂增透泵4运转，将液态co2通过输送管10引导入增透管14中，并经过增透管14上的射孔压裂出，同时在阻件的作用下进入煤层中完成对煤层的压裂操作。
39.使用时，能够通过一号伺服电机9以及二号伺服电机36带动一号螺旋筒5以及二号螺旋筒7进行同向转动，使其一号螺旋筒5以及二号螺旋筒7上的螺旋叶能够进入不平地面上的土层中，并在螺旋叶与土层的相互作用下驱使底盘1在不平地面上平稳移动，同时当二号螺旋筒7以及一号螺旋筒5的转向相反时能够驱使底盘1进行转向，以此将底盘1移动至工作区域，此时使用者可以根据地面的不平度对手轮23进行转动，进而带动支撑螺柱21转动，使其支撑螺柱21利用和螺纹筒19之间的螺纹性能下移，让其支撑螺柱21端部的撑脚22能够下移和地面相接触，以对底盘1进行支撑，以将底盘1调节至水平角度，此时二号驱动电机32以及一号驱动电机17同步运转带动二号螺纹杆30以及一号螺纹杆16运转，使其旋紧在二号螺纹杆30以及一号螺纹杆16上的托台3能够下移，进而带动压裂增透泵4以及增透管14下移，使其增透管14能够进入预先开设在地面上的通孔中，此时压裂增透泵4运转，将液态co2通过输送管10引导入增透管14中，并经过增透管14上的射孔压裂出，压裂出的液态co2被阻环26所阻挡，使其液态co2在阻环26的内部开设为圆弧状的作用下向下流动，并落在引流盘27上，使其不会流向孔底，同时使其在引流盘27的斜面作用下引导进入孔壁的煤层中完成对煤层的压裂操作。
40.在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本说明书的描述中，若出现术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
42.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和
改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。