欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 201810404469X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统,其特征在于,包括煤系地层结构重构与相似材料模拟子系统(1)、水平井钻孔扩孔模拟子系统(2)、水平井塌孔造洞穴卸压激励模拟子系统(3)、产出物举升模拟子系统(4)、气液固分离模拟子系统(5)和监测控制子系统,所述的煤系地层结构重构与相似材料模拟子系统(1)包括三轴应力密封立体支架(1.1)、相似材料围岩(1.3)、相似材料煤层(1.4)、高压气瓶(1.2)和气体增压泵(1.9),所述的三轴应力密封立体支架(1.1)由六块可移动钢板相连形成密封的六面体、其内放置相似材料围岩(1.3)和相似材料煤层(1.4),两层相似材料围岩(1.3)分别位于相似材料煤层(1.4)上方和下方,X方向伺服加载系统(1.7)、Y方向伺服加载系统(1.6)和Z方向伺服加载系统(1.5)分别与三轴应力密封立体支架(1.1)外部对应的加载活塞(1.10)液动连接;所述的气体增压泵(1.9)的入口与高压气瓶(1.2)的出口连通、出口管路置于相似材料煤层(1.4)内、动力输入口与空压机(1.8)出口连通;相似材料煤层(1.4)内靠近下端处设有压力传感器、温度传感器和应变测量仪,用于测量试验过程中相似材料煤层(1.4)的压力、温度和应变;

所述的水平井钻孔扩孔模拟子系统包括模拟钻机、钻柱管串、钻具及钻井液循环系统,钻具为往复式钻孔扩孔钻具,钻具自与钻柱管串连接端至钻进端分别为三级扩孔与收回总成(2.3)、一级和二级扩孔与收回总成(2.2)和领眼总成(2.1),三级扩孔与收回总成(2.3)上包含若干周向设置可张开和闭合的刀翼(2.5),刀翼(2.5)由锁定机构二(2.6)锁紧定位,一级和二级扩孔与收回总成(2.2)上包含若干周向设置的可伸出和缩回的柱塞钻头(2.4),柱塞钻头(2.4)由锁定机构一(2.7)锁紧定位;所述的钻具上设有钻头定位传感器和钻进速度传感器;

所述的水平井塌孔造洞穴卸压激励模拟子系统包括柱塞泵(3.1)、水箱(3.3)、电源(3.10)、测量装置(3.11)和井下喷射装置(3.12),柱塞泵(3.1)的入口与水箱(3.3)连通、出口与井下喷射装置(3.12)连通,井下喷射装置(3.12)置于水平井(1.11)水平段靠近井口一侧;所述的电源(3.10)的高电位端与置于水平井(1.11)内的铜带电连接、低电位端与测量装置(3.11)的高电位端电连接,测量装置(3.11)的低电位端与三轴应力密封立体支架(1.1)外表面的铜带电连接;在水平井(1.11)靠近直井(1.12)处设有井下压力传感器和饱和度探针;水平井(1.11)井口进液管路上设有压力传感器一(3.8);

所述的产出物举升模拟子系统包括破碎扰动装置(4.1)和水力喷射泵(4.2),水力喷射泵(4.2)为宽流道射流泵、设在直井(1.12)内靠近井底处;破碎扰动装置(4.1)设在直井(1.12)井底、卸压洞穴(6)和直井(1.12)连接处;

所述的气液固分离模拟子系统包括煤液气分离装置(5.4)、废水收集与处理装置(5.6)、煤粉储存装置(5.8)和气体收集瓶(5.10),煤液气分离装置(5.4)入口与直井(1.12)井口管路连通、三个出口分别与废水收集与处理装置(5.6)、煤粉储存装置(5.8)和气体收集瓶(5.10)连通;直井(1.12)井口管路上设有煤水气组分传感器(5.1)和压力传感器二(5.3);

所述的监测控制模拟子系统包括现场工作站、监测仪表及传感器和中央服务器控制系统三层网络架构和软件,用于实时检测、控制装备运转情况和实施过程,实现试验数据的采集、显示和处理分析。

2.根据权利要求1所述的一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统,其特征是:所述的水平井塌孔造洞穴卸压激励模拟子系统还包括磨料罐(3.5)和混合腔(3.7),磨料罐(3.5)出口、柱塞泵(3.1)的出口分别与混合腔(3.7)连通,混合腔(3.7)的出口与井下喷射装置(3.12)连通;在柱塞泵(3.1)出口管路上设有与水箱(3.3)连通的支路,支路上设有调压阀(3.4)。

3.根据权利要求1或2所述的一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统,其特征是:所述的钻具上刀翼(2.5)向水平井井口方向旋转张开,钻井液出口(2.8)设在刀翼(2.5)右方,自钻具内腔向钻具外圆延伸时逐渐向刀翼(2.5)方向倾斜。

4.根据权利要求3所述的一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统,其特征是:所述的模拟试验系统还包括回水泵(5.11),回水泵(5.11)的入口与废水收集与处理装置(5.6)连通、出口与水箱(3.3)连通。

5.根据权利要求3所述的一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统,其特征是:在柱塞泵(3.1)与水箱(3.3)之间连接有过滤器(3.2)。

6.根据权利要求3所述的一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统,其特征是:所述的应变测量仪为分布式光纤测量仪,沿着相似材料煤层(1.4)纵向分布。