一种煤矿井下水力加砂压裂装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿井下水力加砂压裂技术领域，具体涉及一种煤矿井下水力加砂压裂装置。


背景技术：

2.水力压裂作为一种有效的增渗、增产技术在矿井瓦斯治理、煤层气开发利用等方面得到广泛应用。由于我国煤层赋存的地质条件复杂，水力压裂高压水沟通的微裂隙网络和产生新的裂缝在应力作用下容易发生闭合，导致水力压裂效果不佳。基于此，煤矿井下借鉴石油系统水力加砂压裂技术增加煤层透气性，并且取得了良好的效果。然而，现场应用水力加砂压裂技术时，在水力加砂压裂阶段会出现压力不稳定、波动较大的现象，总结分析是由于持续加砂，压裂产生的裂隙“吸砂”不及时，出现了堵砂，导致压力波动大。目前主要通过人工干预加砂速率的方法调整压力，该方法一定程度能够解决加砂压力波动大的问题，但由于人工干预不及时、响应时间长、加砂速率调节不合理等原因，水力加砂压裂仍然会出现“高压”现象，对水力加砂压裂装备系统，特别是压裂管路具有破坏性，同时增加了压裂作业风险。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种煤矿井下水力加砂压裂装置，能远程控制输砂装置的供砂速率，能够有效提高携砂液在水力加砂压裂过程对砂的冲刷和携带作用，成本低、可操作性强。
4.本实用新型提供的一种煤矿井下水力加砂压裂装置，包括：供水装置、混砂搅拌装置、输砂装置、水力加砂压裂远程控制装置和携砂液输出装置，所述供水装置与混砂搅拌装置连接，所述混砂搅拌装置与携砂液输出装置连接，所述供水装置向混砂搅拌装置供水，所述输砂装置向混砂搅拌装置提供水力加砂压裂所需的砂，所述水力加砂压裂远程控制装置远程控制输砂装置的水力加砂压裂供砂速率，所述携砂液输出装置输出混砂搅拌装置均匀混合好的携砂液。
5.进一步地，供水装置包括供水管路入口、供水泵和供水管路出口，所述供水管路入口和供水管路出口均与供水泵连接，供水管路出口与混砂搅拌装置连接
6.进一步地，输砂装置包括输砂电机、输砂装置旋转中心轴和输砂装置旋转叶片，所述输砂装置旋转叶片设置在输砂装置旋转中心轴上，所述输砂电机驱动输砂装置旋转中心轴转动，所述输砂电机与水力加砂压裂远程控制装置连接。
7.进一步地，水力加砂压裂远程控制装置包括高压压裂泵组压力采集模块和控制装置，所述高压压裂泵组压力采集模块与控制装置连接，所述控制装置与输砂电机连接。
8.进一步地，混砂搅拌装置包括搅拌罐、搅拌机电机、搅拌机齿轮转向装置、搅拌机旋转中心轴和搅拌机叶片，所述搅拌机电机与搅拌机齿轮转向装置连接，所述搅拌机齿轮转向装置与搅拌机旋转中心轴连接，所述搅拌机叶片与搅拌机旋转中心轴连接，所述搅拌
机旋转中心轴和搅拌机叶片设置在搅拌罐中。
9.进一步地，携砂液输出装置包括携砂液输出口和携砂液输出泵，所述携砂液输出口与携砂液输出泵连接，所述携砂液输出口与搅拌罐底部连通。
10.本实用新型的有益效果体现在：
11.本实用新型的一种煤矿井下水力加砂压裂装置，能远程控制输砂装置的供砂速率，能够有效提高携砂液在水力加砂压裂过程对砂的冲刷和携带作用，克服了裂隙“吸砂”不及时造成“堵砂”的难题，成本低、可操作性强。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
13.图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种煤矿井下水力加砂压裂装置的结构示意图。
14.图2示出了本实用新型第一实施例提供的一种煤矿井下水力加砂压裂装置的控制原理框图。
具体实施方式
15.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
16.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
17.如图1所示，示出了本实用新型提供的一种煤矿井下水力加砂压裂装置的结构示意图，该装置包括：供水装置1、混砂搅拌装置2、输砂装置3、水力加砂压裂远程控制装置4和携砂液输出装置5，所述供水装置1与混砂搅拌装置2连接，所述混砂搅拌装置2与携砂液输出装置5连接，所述供水装置1向混砂搅拌装置2供水，输砂装置3向混砂搅拌装置2提供水力加砂压裂所需的砂，所述水力加砂压裂远程控制装置4远程控制输砂装置3的水力加砂压裂供砂速率，所述携砂液输出装置5输出混砂搅拌装置均匀混合好的携砂液。混砂搅拌装置用于均匀混入加入的砂，携砂液输出装置用于将在混砂搅拌装置中混合好的携砂液输出到水力加砂压裂管路。
18.在本实施例中，供水装置1包括供水管路入口11、供水泵12和供水管路出口13，所述供水管路入口11和供水管路出口13均与供水泵12连接，供水管路出口13与混砂搅拌装置2连接。
19.输砂装置3包括输砂装置出料口31、输砂电机32、输砂装置旋转中心轴33、输砂装置旋转叶片34、加砂池35和加砂站台36，所述输砂装置旋转叶片34设置在输砂装置旋转中心轴33上，所述输砂电机32驱动输砂装置旋转中心轴33转动，所述输砂电机32与水力加砂压裂远程控制装置4连接。工作人员站在加砂站台上向加砂池加入砂，输砂电机驱动输砂旋
转中心轴转动，驱动输砂装置旋转叶片将砂从加砂池中旋转带动输砂装置出料口，砂从输砂装置出料口落入混砂搅拌装置中搅拌。
20.如图2所示，水力加砂压裂远程控制装置4包括高压压裂泵组压力采集模块41和控制装置42，所述高压压裂泵组压力采集模块41与控制装置42连接，所述控制装置42与输砂电机32连接。高压压裂泵组压力采集模块41实时采集高压压裂泵组压力，控制装置根据高压压裂泵组压力实时控制输砂电机的加砂频率。如果水力加砂压力出现堵砂时，高压压裂泵组压力采集模块采集到的压力会上升，控制装置相应地发出减小加砂速率或停止加砂的控制指令，砂堵现象消失时，即高压压裂泵组压力减小，控制装置自动恢复到设定的加砂频率，实现自动调节加砂频率克服“砂堵”的困难。减小加砂速率主要以下作用：一方面可以有效减小堵砂的程度，延缓压力上升趋势；另一方面，携砂液中砂比随着加砂频率减小而降低，携砂液对堵砂处具有冲刷和携带作用，使堵砂处的砂分布更均匀，进而降低压力。控制装置的方法为：记开始加砂压裂时压力为p1，加砂频率为n1 hz。所述远程压裂控制台能够实时识别高压压裂泵组压力p，系统装置识别、判识高压压裂泵组压力p并实时调整加砂频率n；所述高压压力泵组压力p与加砂频率n之间的关系如下：
21.(1)p≤1.1p1，加砂频率为n＝n1 hz。
22.(2)1.1p1＜p≤1.2p1，加砂频率n＝0.8n1 hz。
23.(3)1.2p1＜p≤1.4p1，加砂频率n＝0.6n1 hz。
24.(4)1.4p1＜p≤1.6p1，加砂频率n＝0.4n1 hz。
25.(5)1.6p1＜p≤1.8p1，加砂频率0hz。
26.(6)p＞1.8p1，停止高压压裂泵组。
27.混砂搅拌装置2包括搅拌罐21、搅拌机电机22、搅拌机齿轮转向装置23、搅拌机旋转中心轴24、搅拌机叶片25和搅拌机固定座26，所述搅拌机电机22与搅拌机齿轮转向装置23连接，所述搅拌机齿轮转向装置23与搅拌机旋转中心轴24连接，所述搅拌机叶片22与搅拌机旋转中心轴24连接，所述搅拌机旋转中心轴24和搅拌机叶片22设置在搅拌罐21中，搅拌机固定座26用于支撑搅拌罐21。混砂搅拌装置可以保证混砂搅拌罐形成的压裂携砂液经过携砂液管路直接进入高压压裂泵组压裂目标层位，实现携砂液均匀进入目标层位，有效防止携砂液中的砂沉降。
28.携砂液输出装置5包括携砂液输入口51、携砂液输出口52和携砂液输出泵53，所述携砂液输入口51、携砂液输出口52与携砂液输出泵53连接，所述携砂液输入口51与搅拌罐21底部连通，在搅拌罐中混合好的携砂液从携砂液输出口输出到水力加压压裂管路。
29.本实用新型提供的一种煤矿井下水力加砂压裂装置，增加了水力加砂压裂远程控制装置根据采集的高压压裂泵组压力采集模块采集的压力远程控制输砂电机的供砂速率，实现了水力加砂压裂的自动化、智能化。成本低、可操作性强、应用简单。本实用新型能够有效提高携砂液在水力加砂压裂过程对砂的冲刷和携带作用，克服了裂隙“吸砂”不及时造成“堵砂”的难题。
30.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新
型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。