一种微波辅助煤层气安全开采保护装置
- 国知局
- 2024-09-05 15:03:57
本发明涉及煤层气开采,具体为一种微波辅助煤层气安全开采保护装置。
背景技术:
1、煤层气页岩气是蕴藏于储层内可供开采的非常规的天然气资源,是一种宝贵的自然资源。煤层气页岩气是赋存于煤储层中或者页岩储层中的天然气,它可以生成于有机成因的各种各个阶段,一部分以游离相存在于储层裂及孔隙的储集空间中,另一部分以吸附状态存在于干酪根、粘土颗粒及粘土孔隙表面。煤层气页岩气是宝贵的天然气资源、优质的能源和化工原料,是可替代常规天然气的高效能源。
2、微波辅助,微波作为新型的加热方式近年来被广泛应用于岩土体处理领域,微波加热是使物料中的极性分子随着电磁场的变化在材料中高速运动,在高速的运动中分子相互之间产生摩擦、碰撞使得分子所携带的动能急剧增加,在宏观上就表现为材料的温度快速上升,同时材料内自由电子或离子跟随电磁场的变化而运动形成电流,在电流流过时会因电阻的作用消耗能量产生热量导致材料温度的上升。
3、目前煤层气在进行安全开采前依次需要进行钻井、固井、测井、压裂等步骤,而在进行固井时大多采用灌注水泥砂浆的方式将套管固定在井壁上,但常规的水泥砂浆凝固速度较慢,且不容易流入岩层内部进而加固,从而会影响固井效果。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明提供了一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,解决了上述背景技术中提出的问题。为实现以上目的,本发明提供如下技术方案:一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,包括钻井、微波发生器和金属套筒,所述金属套筒的内部固定安装有灌浆管,所述灌浆管的一侧固定安装有微波阻隔筒,所述微波阻隔筒一侧固定安装有微波天线,所述金属套筒外侧壁固定安装有限位收纳槽,所述限位收纳槽的内部安装有膨胀环套,所述膨胀环套的表面固定安装有密封套,所述膨胀环套的内侧壁固定安装有限位固定板,所述钻井的内侧壁上安装有套管,所述微波发生器的输出端固定连接有水负载,所述水负载的一端固定安装有三销钉调谐器,所述三销钉调谐器的一端固定连接有微波波导管,所述微波波导管的一端通过微波分流器与微波天线固定连接。
2、优选的,所述金属套筒的上表面高度安装有灌浆输送管,所述灌浆输送管的一端固定连接有水泥增压灌浆机,所述水泥增压灌浆机的上表面设置有水泥进浆口。
3、优选的,所述水泥增压灌浆机的一端固定安装有气泵,所述气泵的输出端通过气管与膨胀环套固定连接。
4、优选的,所述金属套筒的内底壁安装有压力传感器。
5、优选的,所述微波发生器的一侧固定安装有水冷机,所述水冷机的两端分别通过水管与水负载固定连接。
6、优选的,所述微波发生器的正面设置有控制控制面板。
7、优选的,所述微波发生器的工作频率为2.5ghz,功率的大小可由控制面板来调节,功率大小范围为1—30kw。与现有技术相比,本发明提供了一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,具备以下有益效果:
8、该微波辅助煤层气安全开采保护装置,通过微波发生器、金属套筒、微波天线、水负载、三销钉调谐器、微波波导管和微波分流器的配合设置,使用时将微波波导管与三销钉调谐器相连接,进而将金属套筒放入钻井内,并启动微波发生器,继而产生的微波能量依次穿过水负载、三销钉调谐器和微波波导管输送至微波分流器进行分流,随后通过微波天线向岩层内进行微波辐射,造成分子的运动相互摩擦效应,此时微波场的场能转化为介质内的热能,使的岩体温度升高,蒸发其中的水分,并使岩壁形成可控的裂隙,方便后续水泥砂浆灌入,从而有效的提高了钻井的安全性。
9、2、该微波辅助煤层气安全开采保护装置,通过限位收纳槽、膨胀环套、密封套、限位固定板、灌浆输送管、水泥增压灌浆机、进浆口、气泵和气管的配合设置,使用时将套管放入钻井内部,并将金属套筒放入套管内,进而启动气泵通过气管将气体输送至膨胀环套内,并将其撑开,使得推动密封套与套管内壁相抵进行密封,继而启动水泥增压灌浆机通过灌浆输送管与灌浆管将水泥砂浆灌入套管和井壁的间隙中,使得水泥砂浆可以流入岩壁裂隙中,随后再次启动微波发生器,通过微波天线向水泥砂浆内进行微波辐射,从而起到了微波加速混凝土凝固速度,且大大缩短施工周期,节约工程成本。附图说明
10、图1为本发明提出的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置结构示意图;
11、图2为本发明提出的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置结中金属套筒结构示意图;
12、图3为本发明提出的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置中图1a处的结构放大图;
13、图4为本发明提出的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置中图1b处的结构放大图。
14、图中:1、钻井,2、微波发生器,3、金属套筒,4、灌浆管,5、微波阻隔筒,6、微波天线,7、限位收纳槽,8、膨胀环套,9、密封套,10、限位固定板,11、套管,12、水负载,13、三销钉调谐器,14、微波波导管,15、微波分流器,16、灌浆输送管,17、水泥增压灌浆机,18、进浆口,19、气泵,20、气管,21、压力传感器,22、水冷机,23、水管,24、控制面板。
技术特征:1.一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,包括钻井(1)、微波发生器(2)和金属套筒(3),其特征在于:所述金属套筒(3)的内部固定安装有灌浆管(4),所述灌浆管(4)的一侧固定安装有微波阻隔筒(5),所述微波阻隔筒(5)一侧固定安装有微波天线(6),所述金属套筒(3)外侧壁固定安装有限位收纳槽(7),所述限位收纳槽(7)的内部安装有膨胀环套(8),所述膨胀环套(8)的表面固定安装有密封套(9),所述膨胀环套(9)的内侧壁固定安装有限位固定板(10),所述钻井(1)的内侧壁上安装有套管(11),所述微波发生器(2)的输出端固定连接有水负载(12),所述水负载(12)的一端固定安装有三销钉调谐器(13),所述三销钉调谐器(13)的一端固定连接有微波波导管(14),所述微波波导管(14)的一端通过微波分流器(15)与微波天线(6)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,其特征在于:所述金属套筒(3)的上表面高度安装有灌浆输送管(16),所述灌浆输送管(16)的一端固定连接有水泥增压灌浆机(17),所述水泥增压灌浆机(17)的上表面设置有水泥进浆口(18)。
3.根据权利要求2所述的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,其特征在于:所述水泥增压灌浆机(17)的一端固定安装有气泵(19),所述气泵(19)的输出端通过气管(20)与膨胀环套(8)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,其特征在于:所述金属套筒(3)的内底壁安装有压力传感器(21)。
5.根据权利要求1所述的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,其特征在于:所述微波发生器(2)的一侧固定安装有水冷机(22),所述水冷机(22)的两端分别通过水管(23)与水负载(12)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,其特征在于:所述微波发生器(2)的正面设置有控制控制面板(24)。
7.根据权利要求1所述的一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,其特征在于:所述微波发生器(2)的工作频率为2.5ghz,功率的大小可由控制面板(24)来调节,功率大小范围为1—30kw。
技术总结本发明涉及煤层气开采技术领域,且公开了一种微波辅助煤层气安全开采保护装置,包括钻井、微波发生器和金属套筒。该微波辅助煤层气安全开采保护装置,通过膨胀环套、密封套、灌浆输送管、水泥增压灌浆机、气泵和气管的配合设置,使用时将套管放入钻井内部,并将金属套筒放入套管内,进而启动气泵通过气管将气体输送至膨胀环套内,并将其撑开,使得推动密封套与套管内壁相抵进行密封,继而启动水泥增压灌浆机通过灌浆输送管与灌浆管将水泥砂浆灌入套管和井壁的间隙中,使得水泥砂浆可以流入岩壁裂隙中,随后再次启动微波发生器,通过微波天线向水泥砂浆内进行微波辐射,从而起到了微波加速混凝土凝固速度,且大大缩短施工周期,节约工程成本。技术研发人员:杨新乐,何刘全受保护的技术使用者:辽宁工程技术大学技术研发日:技术公布日:2024/9/2本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20240905/289331.html
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