[发明专利]一种气液联合致裂装置及方法

说明书

本发明公开了一种气液联合致裂装置，包括端头封孔器、前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器，所述前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器通过螺纹相互连接的，所述端头封孔器和后接封孔器上均套有能膨胀的高压胶囊，所述前端致裂管和后端致裂管上均设置有用于喷射气体致裂介质的气体射孔和用于喷射液体致裂介质的液体射孔，所述前端致裂管上设置有用于液体压裂时的前端液体出口；S3：通过水力压裂装置完成措施孔的水力压裂，还公开了一种气液联合致裂方法。采用一个装置能同时实现气体致裂和液体压裂，使得在致裂时，能将气体致裂和液体压裂的优点有效结合，使致裂的煤层增透效果好、范围大。

技术领域

本发明属于煤矿井下煤层增透技术领域，具体涉及一种气液联合致裂装置及方法。

背景技术

我国煤层赋存条件复杂，很多煤矿同时面临瓦斯、水、火、粉尘等灾害，其中，瓦斯问题是煤矿安全生产中最普遍、最不易解决的问题之一。目前，针对于煤矿瓦斯问题，最主要技术措施就是进行瓦斯抽采，包括煤层瓦斯预抽、采空区卸压瓦斯抽采等。由于我国大多数煤层透气性较低，从而导致瓦斯抽采效率低下，因此，为了提高煤层瓦斯抽采效率，众多专家学者研究、开发了很多煤层增透方法和技术装备，包括水力化增透技术(水力割缝、水力冲孔、水力压裂等)和相关装备、爆破增透技术(深孔预裂爆破、CO₂相变致裂、松动爆破等)和相关装备以及化学改性增透技术(煤层酸化、煤层增渗液等)和相关装备等。但是每个单向增透措施均存在一定程度的缺陷，例如水力压裂技术可以实现大范围煤层增透，但是压裂产生的裂隙不可控；CO₂相变致裂可以实现煤层致裂和驱替煤层瓦斯，但是其致裂范围有限。

发明内容

本发明拟提出一种气液联合致裂装置，不仅能实现水力化增透技术，还能实现爆破增透技术，将两者进行结合，使得煤层的增透效果好，范围大。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种气液联合致裂装置，包括端头封孔器、前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器，所述前端致裂管、加长连接管、后端致裂管和后接封孔器通过螺纹相互连接的，所述端头封孔器和后接封孔器上均套有能膨胀的高压胶囊，所述前端致裂管和后端致裂管上均设置有用于喷射气体致裂介质的气体射孔和用于喷射液体致裂介质的液体射孔，所述前端致裂管上设置有用于液体压裂时的前端液体出口；

所述液体射孔和前端液体出口均配备有相应的堵头，当气体致裂介质从气体射孔内喷出时，此时为气体致裂状态；当用堵头堵住前端液体出口，使液体致裂介质从液体射孔喷出时，此时为液体致裂状态；当用堵头堵住液体射孔，使液体致裂介质从前端液体出口流出时，此时为液体压裂状态。

作为上述方案的优选，所述端头封孔器包括从前到后依次设置的锥形头、端头封孔段和端头连接段，所述端头封孔段的外侧固定套有端头高压胶囊，所述端头高压胶囊的后端配有用于使端头高压胶囊膨胀的端头高压管，所述端头连接段的后端设置有用于与前端致裂管前端连接的端头螺纹孔；

所述前端致裂管的前端设置有用于与端头封孔器后端连接且带有外螺纹的前端致裂连接头，所述前端致裂管上设置有供液体致裂介质通过的前端致裂孔，所述前端致裂管中部靠近前端的位置处沿直径方向设置有与前端致裂孔前端连通的前端压裂出口，所述前端致裂管的中部沿轴线方向设置有一排与前端致裂孔连通的前端液体射孔，所述前端致裂管的后端设置有用于与加长连接管前端连接的前端致裂螺纹孔，且前端致裂孔与前端致裂螺纹孔连通，所述前端致裂管的中部还设置有供前端致裂气体管装入的前端压裂凹槽，所述前端致裂管的中部还沿轴线方向设置有一排用于致裂气体射出的前端气体射孔，且前端气体射孔与前端致裂气体管连通，所述前端气体射孔与前端液体射孔环向错位设置，所述前端致裂气体管配有能将致裂气体充入到前端致裂气体管内的前端高压管；

所述加长连接管的前端设置有用于与前端致裂管后端连接且带外螺纹的加长连接头，所述加长连接管的后端设置有用于与后端致裂管前端连接的加长螺纹孔，所述加长连接管内设置有供液体致裂介质通过的加长通孔；