一种煤层水力压裂泄压装置的制作方法

1.本发明涉及一种煤矿开采设备技术领域，具体是一种煤层水力压裂泄压装置。


背景技术：

2.水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是开采天然气的主要形式，要求用大量掺入化学物质的水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。其利用地面装置将注水器送入钻孔内，并用封孔器密封钻孔，利用高压泵通过注水管向油层挤注压裂液，当压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝；当封孔器失效或高压泵骤停时，由于孔内水的压力远远大于孔上方的压力，注水管会受到强大的反作用力，且孔内的水会倒灌并喷射出地面，对地面装置和人员的安全造成威胁。
3.因此，有必要提供一种煤层水力压裂泄压装置，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤层水力压裂泄压装置，包括，
5.注水管，上端连地面装置，下端连接注水器；
6.套管，可转动地同心套设在注水管外，且限制与注水管的轴向移动；
7.壳体，可滑动地套设在套管外围，且其内与套管间形成密闭的缓冲腔；
8.下滑动环，可转动且限制轴向移动地套设在套管在缓冲腔内的下方，且与壳体内壁可滑动地连接；
9.固定环，可转动且限制轴向移动地套设在套管在缓冲腔内的中部，且与壳体内壁固定连接；
10.支撑弹簧，套设在套管在下滑动环与固定环间的外壁；
11.支撑板，弧形板，圆周分布地设置在壳体外壁，能够将壳体支撑在钻孔内壁；
12.缓冲叶片，涡轮叶片，固定在壳体下方位置的套管中。
13.进一步的，作为优选，所述壳体上端固定有固定套筒，所述固定套筒中通过多根与其铰接的连杆一一对应地与支撑板铰接；
14.所述壳体中部可滑动地套设有滑动套筒，所述固定套筒中通过多根与其铰接的连杆一一对应地与支撑板铰接。
15.进一步的，作为优选，所述下滑动环上固定有至少一根导向轴，所述导向轴的另一端可滑动地贯穿固定环到其上方，且该端固定到上滑动环中，所述上滑动环与壳体内壁可滑动地连接。
16.进一步的，作为优选，所述壳体侧壁对应导向轴的位置开设有通槽，所述上滑动环与滑动套筒通过通槽固定连接。
17.进一步的，作为优选，所述支撑板外侧面开设有横向防滑纹路。
18.进一步的，作为优选，所述套管可转动、滑动地贯穿壳体的顶部，所述壳体的顶部
设置有电阻制动器，所述套管穿入电阻制动器中，所述电阻制动器外围架设有连接架，所述壳体通过连接架连接到地面的输送杆中。
19.进一步的，作为优选，所述缓冲叶片为由轴向分布的多组叶片组成，能够对流体进行多重减压。
20.进一步的，作为优选，所述注水器中设置有安全阀，通过闭合安全阀能够停止注水。
21.进一步的，作为优选，所述套管下方的注水管外壁可滑动地套设有滑动盘，所述滑动盘上方可转动地设有转动盘，且所述滑动盘和转动盘间限制轴向移动；
22.所述转动盘上方固定有至少一根转动杆，所述转动杆向上延伸并可滑动地嵌入套管的侧壁中，所述转动杆上端贯穿缓冲叶片固定套另一个转动盘中，该转动盘也可转动给地连接到一个滑动盘中，该滑动盘与套管可滑动、转动地连接并与壳体底部固定连接。
23.进一步的，作为优选，靠近注水器一端的所述滑动盘通过推杆连接到安全阀中。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.本发明中，当注水管、套管受到向上的力时，推动下滑动环上滑压缩支撑弹簧以缓冲，同时通过导向轴带动上滑动环上滑进而时滑动套筒上滑，使连杆将支撑板撑开，使其贴合到钻孔内壁，使泄压装置整体能够与钻孔内壁有相互作用力，增加其在受水力冲击时的稳定性，防止高速冲出钻孔造成安全事故。
26.本发明中，当缓冲叶片受到向上倒灌的水压时，一部分动能带动其旋转，并使套管旋转，进而通过电阻制动器转化为热能传递到水中冷却，能够抵消部分水流对泄压装置的冲击力，增加其在受水力冲击时的稳定性。
27.本发明中，当注水管、套管相对壳体发生向上移动时，转动杆推动下方的滑动盘使推杆推动安全阀闭合停止注水，防止继续注水导致二次伤害，并且该过程不妨碍套管、缓冲叶片转动。
附图说明
28.图1为一种煤层水力压裂泄压装置的结构示意图；
29.图2为缓冲腔和支撑板的剖面结构示意图；
30.图3为转动杆的结构示意图；
31.图中：1、注水管；100、注水器；2、套管；21、缓冲腔；3、壳体；31、通槽；4、下滑动环；5、固定环；6、导向轴；7、支撑弹簧；8、上滑动环；9、支撑板；91、连杆；92、滑动套筒；93、固定套筒；10、缓冲叶片；11、电阻制动器；12、连接架；101、转动杆；102、转动盘；103、滑动盘；104、推杆；105、安全阀。
具体实施方式
32.请参阅图1、2，本发明实施例中，一种煤层水力压裂泄压装置，包括，注水管1，上端连地面装置，下端连接注水器100；
33.套管2，可转动地同心套设在注水管1外，且限制与注水管1的轴向移动；
34.壳体3，可滑动地套设在套管2外围，且其内与套管2间形成密闭的缓冲腔21；
35.下滑动环4，可转动且限制轴向移动地套设在套管2在缓冲腔21内的下方，且与壳
体3内壁可滑动地连接；
36.固定环5，可转动且限制轴向移动地套设在套管2在缓冲腔21内的中部，且与壳体3内壁固定连接；
37.支撑弹簧7，套设在套管2在下滑动环4与固定环5间的外壁；
38.支撑板9，弧形板，圆周分布地设置在壳体3外壁，能够将壳体3支撑在钻孔内壁。
39.缓冲叶片10，涡轮叶片，固定在壳体3下方位置的套管2中。
40.本实施例中，所述壳体3上端固定有固定套筒93，所述固定套筒93中通过多根与其铰接的连杆91一一对应地与支撑板9铰接；
41.所述壳体3中部可滑动地套设有滑动套筒92，所述固定套筒93中通过多根与其铰接的连杆91一一对应地与支撑板9铰接。
42.本实施例中，所述下滑动环4上固定有至少一根导向轴6，优选为两根，所述导向轴6的另一端可滑动地贯穿固定环5到其上方，且该端固定到上滑动环8中，所述上滑动环8与壳体3内壁可滑动地连接。
43.本实施例中，所述壳体3侧壁对应导向轴6的位置开设有通槽31，所述上滑动环8与滑动套筒92通过通槽31固定连接；
44.也就是说，当注水管1、套管2受到向上的力时，推动下滑动环4上滑压缩支撑弹簧7以缓冲，同时通过导向轴6带动上滑动环8上滑进而时滑动套筒92上滑，使连杆91将支撑板9撑开，使其贴合到钻孔内壁，使泄压装置整体能够与钻孔内壁有相互作用力，增加其在受水力冲击时的稳定性，防止高速冲出钻孔造成安全事故。
45.本实施例中，所述支撑板9外侧面开设有横向防滑纹路。
46.本实施例中，所述套管2可转动、滑动地贯穿壳体3的顶部，所述壳体3的顶部设置有电阻制动器11，所述套管2穿入电阻制动器11中，所述电阻制动器11外围架设有连接架12，所述壳体3通过连接架12连接到地面的输送杆中；
47.所述电阻制动器11能够通过电磁线圈将套管2转动的动能转化为电能并通过电阻进而转化为热能，也就是说当缓冲叶片10受到向上倒灌的水压时，一部分动能带动其旋转，并使套管2旋转，进而通过电阻制动器11转化为热能传递到水中冷却，能够抵消部分水流对泄压装置的冲击力，增加其在受水力冲击时的稳定性。
48.本实施例中，所述缓冲叶片10为由轴向分布的多组叶片组成，能够对流体进行多重减压。
49.请参阅图3，本实施例中，所述注水器100中设置有安全阀105，通过闭合安全阀105能够停止注水。
50.本实施例中，所述套管2下方的注水管1外壁可滑动地套设有滑动盘103，所述滑动盘103上方可转动地设有转动盘102，且所述滑动盘103和转动盘102间限制轴向移动；
51.所述转动盘102上方固定有至少一根转动杆101，优选两根，所述转动杆101向上延伸并可滑动地嵌入套管2的侧壁中，所述转动杆101上端贯穿缓冲叶片10固定套另一个转动盘102中，该转动盘102也可转动给地连接到一个滑动盘103中，该滑动盘103与套管2可滑动、转动地连接并与壳体3底部固定连接。
52.本实施例中，靠近注水器100一端的所述滑动盘103通过推杆104连接到安全阀105中；
53.也就是说，当注水管1、套管2相对壳体3发生向上移动时，转动杆101推动下方的滑动盘103使推杆104推动安全阀105闭合停止注水，防止继续注水导致二次伤害，并且该过程不妨碍套管2、缓冲叶片10转动。
54.具体实施时，利用地面装置将泄压装置送入钻孔内，并用封孔器密封钻孔，利用高压泵通过注水管向油层挤注压裂液，当压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝；
55.当封孔器失效或高压泵骤停时，由于孔内水的压力远远大于孔上方的压力，泄压装置会受到强大的反作用力，此时，注水管1、套管2受到向上的力时，推动下滑动环4上滑压缩支撑弹簧7以缓和冲击力，同时通过导向轴6带动上滑动环8上滑进而时滑动套筒92上滑，使连杆91将支撑板9撑开，使其贴合到钻孔内壁，使泄压装置整体能够与钻孔内壁有相互作用力，增加其在受水力冲击时的稳定性，防止高速冲出钻孔造成安全事故；
56.并且，孔内的水会倒灌并喷射出地面，此时，缓冲叶片10受到向上倒灌的水压，一部分动能带动其旋转，并使套管2旋转，进而通过电阻制动器11转化为热能传递到水中冷却，能够抵消部分水流对泄压装置的冲击力，增加其在受水力冲击时的稳定性；
57.同时，当注水管1、套管2相对壳体3发生向上移动时，转动杆101推动下方的滑动盘103使推杆104推动安全阀105闭合停止注水，防止继续注水导致二次伤害，并且该过程不妨碍套管2、缓冲叶片10转动。
58.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。