本發(fā)明屬于煤層氣開采技術領域，具體為一種co２封堵裝置及其封堵方法，本發(fā)明是通過高壓液態(tài)co2儲氣瓶給耐高壓導管灌入co２，利用液態(tài)co2氣化吸熱將裝置內(nèi)的液態(tài)水冷卻成冰，將封堵部分及里面的耐高壓導管全部凍住，從而實現(xiàn)對co2進行封堵。

背景技術：

目前，由于發(fā)現(xiàn)煤層對co2的強吸附性特征，并且能夠高比例置換驅(qū)替其中的煤層氣，因此越來越多的企業(yè)選擇利用co2進行煤層氣開采。進而在利用co2進行煤層氣開采時，co2的封堵方法顯得尤為重要。在國內(nèi)，co2進行封堵時，常用的方法是將水灌入袋中進行封堵，這種方法已廣泛使用但效果并不是很顯著，而且國內(nèi)在煤層氣開采封堵co2這一方面很少涉及。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對煤層氣開采時co2封堵困難，存在漏氣影響co2置換煤層氣效果的問題而提供一種co２封堵裝置及其封堵方法。

本發(fā)明是采用如下的技術方案實現(xiàn)的：一種co２封堵裝置，包括橡膠后密封堵頭、高壓液態(tài)co2儲氣瓶、供水裝置、耐高壓導管、橡膠前密封堵頭和固定桿，橡膠后密封堵頭上還設置有固定桿孔、耐高壓導管孔和注水孔，橡膠前密封堵頭上設置有固定桿孔和耐高壓導管孔，高壓液態(tài)co2儲氣瓶上設置有高壓氣瓶控制閥和氣瓶壓力表，固定桿一端穿過橡膠前密封堵頭上的固定桿孔，另一端穿過橡膠后密封堵頭上的固定桿孔，耐高壓導管一端穿過橡膠前密封堵頭上的耐高壓導管孔，耐高壓導管的另一端穿過橡膠后密封堵頭上的耐高壓導管孔后通過耐高壓導管控制閥和高壓液態(tài)co2儲氣瓶連接，耐高壓導管余下部分圍繞固定桿進行環(huán)形纏繞。

上述的一種co２封堵裝置的封堵方法，包括以下步驟：

第一步，安裝封堵裝置：將橡膠后密封堵頭、橡膠前密封堵頭放入煤孔中；

第二步，給封堵裝置裝水密封：將供水裝置的水管接入到橡膠后密封堵頭上的注水孔，打開供水裝置上的閥門進行注水，當封堵裝置內(nèi)的水注滿后，取下注水管，用一個橡膠塞將注水孔堵??；

第三步，高壓液態(tài)co2儲氣瓶供氣：打開耐高壓導管控制閥，隨后打開高壓氣瓶控制閥給耐高壓導管灌入co2氣體，由于氣化作用，co2氣體在耐高壓導管內(nèi)流通的過程中會吸收大量的熱量產(chǎn)生制冷效果，導管外面的水會慢慢被凍住，最后連環(huán)形纏繞的耐高壓導管一起凍??；

第四步，停止供氣，關閉耐高壓導管接頭：當完全冷凍住后，關閉高壓氣瓶控制閥，取下高壓液態(tài)co2儲氣瓶，并立即將耐高壓導管控制閥關閉。

本發(fā)明通過兩個橡膠密封堵頭中間密封住一定體積的液態(tài)水，在兩個橡膠密封堵頭處接入耐高壓導管，并在水中環(huán)形纏繞，當高壓液態(tài)co2流過耐高壓導管時氣化吸熱，流過一定時間后，液態(tài)水逐漸形成冰，最后將裝置凍住進而實現(xiàn)封堵功能。本發(fā)明的優(yōu)點有：1、操作簡單，只需要將兩個橡膠堵頭內(nèi)密封住一定體積的水，將耐高壓導管接入液態(tài)co2即可；2、容易控制，只要打開高壓液態(tài)co2儲氣瓶，通過氣瓶壓力表控制用量待液態(tài)水全部結(jié)成冰將裝置凍住就能完全封堵co2；3、成本低廉，用料環(huán)保；4、安全，封堵效果好。

附圖說明

圖1為封堵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為封堵裝置局部剖視示意圖。

圖3為橡膠后密封堵頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為橡膠前密封堵頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-巖石層，2-橡膠后密封堵頭，3-耐高壓導管控制閥，4-高壓氣瓶控制閥，5-氣瓶壓力表，6-高壓液態(tài)co2儲氣瓶，7-供水裝置，8-液態(tài)水，9-耐高壓導管，10-橡膠前密封堵頭，11-固定桿，12-煤孔，13-耐高壓導管孔，14-注水孔，15-固定桿孔。

具體實施方式

一種co２封堵裝置，橡膠后密封堵頭2、高壓液態(tài)co2儲氣瓶6、供水裝置7、耐高壓導管9、橡膠前密封堵頭10和固定桿11，橡膠后密封堵頭2上還設置有固定桿孔15、耐高壓導管孔13和注水孔14，橡膠前密封堵頭10上設置有固定桿孔15和耐高壓導管孔13，高壓液態(tài)co2儲氣瓶6上設置有高壓氣瓶控制閥4和氣瓶壓力表5，固定桿11一端穿過橡膠前密封堵頭10上的固定桿孔15，另一端穿過橡膠后密封堵頭2上的固定桿孔15，耐高壓導管9一端穿過橡膠前密封堵頭10上的耐高壓導管孔13，耐高壓導管9的另一端穿過橡膠后密封堵頭2上的耐高壓導管孔13后通過耐高壓導管控制閥3和高壓液態(tài)co2儲氣瓶6連接，耐高壓導管9余下部分圍繞固定桿11進行環(huán)形纏繞，纏繞的越緊密制冷效果越好。

上述的一種co２封堵裝置的封堵方法，包括以下步驟：

第一步，安裝封堵裝置：將橡膠后密封堵頭2、橡膠前密封堵頭10放入煤孔12中；

第二步，給封堵裝置裝水密封：將供水裝置7的水管接入到橡膠后密封堵頭2上的注水孔14，打開供水裝置7上的閥門進行注水，當封堵裝置內(nèi)的水注滿后，取下注水管，用一個橡膠塞將注水孔14堵??；

第三步，高壓液態(tài)co2儲氣瓶供氣：打開耐高壓導管控制閥3，隨后打開高壓氣瓶控制閥4給耐高壓導管9灌入co2氣體，由于氣化作用，co2氣體在耐高壓導管9內(nèi)流通的過程中會吸收大量的熱量產(chǎn)生制冷效果，導管外面的水會慢慢被凍住，最后連環(huán)形纏繞的耐高壓導管9一起凍住；高壓液體的用量可以提前進行等量實驗，灌入相同體積的水通過液態(tài)co2，等水全部凍住時觀察用量多少，因此在本步可以直接根據(jù)氣瓶壓力表3示數(shù)直接控制冷凍時間；

第四步，停止供氣，關閉耐高壓導管接頭：當完全冷凍住后，關閉高壓氣瓶控制閥4，取下高壓液態(tài)co2儲氣瓶6，并立即將耐高壓導管控制閥3關閉。

技術特征：

技術總結(jié)
本發(fā)明屬于煤層氣開采技術領域，具體為一種CO２封堵裝置及其封堵方法，該裝置包括橡膠后密封堵頭、高壓液態(tài)CO2儲氣瓶、供水裝置、耐高壓導管、橡膠前密封堵頭和固定桿，固定桿一端穿過橡膠前密封堵頭上的固定桿孔，另一端穿過橡膠后密封堵頭上的固定桿孔，耐高壓導管一端穿過橡膠前密封堵頭上的耐高壓導管孔，耐高壓導管的另一端穿過橡膠后密封堵頭上的耐高壓導管孔后通過耐高壓導管控制閥和高壓液態(tài)CO2儲氣瓶連接，耐高壓導管余下部分圍繞固定桿進行環(huán)形纏繞。本發(fā)明利用液態(tài)CO2的制冷效果將裝置封堵部分完全凍住，能夠很好的實現(xiàn)封堵效果，也很好的彌補了國內(nèi)在這一方面的空白。

技術研發(fā)人員：馬鐵華;張紅艷;鄭艷軍;張瑜;張東東;連志新
受保護的技術使用者：中北大學
技術研發(fā)日：2017.07.20
技術公布日：2017.11.10