[实用新型]一种煤层激光定向钻进双气循环供气装置

说明书

本实用新型提供一种煤层激光定向钻进双气循环供气装置，包括气体供应装置：空气压缩机、制氮机；气体传输装置：气体输送立管、钻杆、防喷器、钻头和环空；气体回收处理装置：降尘排屑管道、取样器、过滤装置和自动点火装置；检测装置：原位监测模块和温度传感器；控制装置：光纤、各气路阀门和状态接收及远程控制台；本实用新型的有益效果是：实现了对钻进过程的监测，并通过阀门闭合来切换循环气体，控制过程简单；在保障安全的同时，也大大降低激光钻进成本；通过对返出气体的处理和回收，达到绿色经济环保的效果。

技术领域

本实用新型涉及激光定向钻进供气技术领域，尤其涉及一种煤层激光定向钻进双气循环供气装置及方法。

背景技术

激光在煤层气中钻进的时候需要辅助气体介质循环，及时充分地带走钻进时产生的岩屑。鉴于激光钻进技术受大功率激光器发展的影响，其应用于实践的具体技术手段均比较缺乏。在煤层气中进行激光定向钻进时，考虑到煤岩的独特属性，在钻进过程中循环介质不仅要能够及时排出岩屑，而且要防止钻进时产生的可燃气体的燃爆和煤岩的燃烧。单纯采取惰性气体或者非助燃气体循环均能达到阻燃和排屑效果，但它们的制作相对空气均复杂，且激光钻进中循环气体需求量大，供气系统成本大大提升。考虑到随着激光钻进的进行，钻场一度远离井口空气且钻进过程可燃气体未达到燃爆范围，此时可使用空气循环能够有效降低供气系统成本。

实用新型内容

本实用新型提供了一种能够应用于激光在煤层中定向钻进的双气循环供气装置，还提供了一种煤层气激光定向钻进双气循环的方法。

本实用新型提供一种煤层激光定向钻进双气循环供气装置，包括地面气体供应装置、气体传输装置、回收处理装置、检测装置和控制装置；所述气体供应装置，用于提供氮气和空气；所述气体传输装置，用于提供气体循环回路；所述回收处理装置，用于回收处理气体；所述检测装置，用于检测钻井数据及气体浓度；所述控制装置，用于控制所述气体循环回路的切换；

所述气体供应装置包括地面空气压缩机、制氮机；所述气体传输装置包括气体输送立管、钻杆、防喷器、钻头和环空；所述气体回收处理装置包括降尘排屑管道、取样器、过滤装置和自动点火装置；所述检测装置包括原位监测模块和温度传感器；所述控制装置包括光纤、各气路阀门和状态接收及远程控制台，通过控制各气路阀门的开关来改变输入气体达到气体切换的目的；

所述气路阀门，包括：第一空气阀门和第二空气阀门，第一氮气阀门和第二氮气阀门、氮气回收阀门和排气阀门，第一增压机阀门，第一卸压阀门、第二卸压阀门和排气阀门；所述地面空气压缩机和所述制氮机的进气口之间通过第一气路管道连接；所述第一气路管道上设置有第一氮气阀门，以控制所述地面空气压缩机和所述制氮机之间的气体通断；第二气路管道的一端连接至所述第一气路管道的第一氮气阀门和空气压缩机之间，另一端连接至所述气体输送立管的一端；所述制氮机的出气口通过第三气路管道连接至所述第二气路管道，所述第三气路管道上设有第二氮气阀门；所述第二气路管道上设有第二空气阀门、第一增压机阀门、第一卸压阀门和第二卸压阀门；所述气体输送立管的另一端连接至吊装设备，吊装设备的另一端通过所述光纤连接至所述防喷器，所述防喷器通过光纤连接至钻头；所述原位监测模块安装于钻头上；所述降尘排屑管道的两端分别连接至所述防喷器和所述过滤装置，且所述降尘排屑管道的中间连接有所述取样器；所述过滤装置和所述自动点火装置通过所述降尘排屑管道相连，且所述过滤装置和所述自动点火装置之间设有第二排气阀门；所述过滤装置和所述制氮机之间通过第四气路管道相连，所述第四气路管道上设有氮气回收阀门和第一排气阀门；

所述状态接收及远程控制台通过无线传输的方式分别与所述原位监测模块、所述温度传感器相连和各气路阀门连接。

进一步地，所述空气压缩机有两台，且通过第一空气阀门进行控制；当第一空气阀门处于开启状态时，两台空气压缩机均进行工作；当第一空气阀门处于关闭状态时，仅一台空气压缩机进行工作。