一种CO２封堵装置及其封堵方法与流程

本发明属于煤层气开采技术领域，具体为一种co２封堵装置及其封堵方法，本发明是通过高压液态co2储气瓶给耐高压导管灌入co２，利用液态co2气化吸热将装置内的液态水冷却成冰，将封堵部分及里面的耐高压导管全部冻住，从而实现对co2进行封堵。

背景技术：

目前，由于发现煤层对co2的强吸附性特征，并且能够高比例置换驱替其中的煤层气，因此越来越多的企业选择利用co2进行煤层气开采。进而在利用co2进行煤层气开采时，co2的封堵方法显得尤为重要。在国内，co2进行封堵时，常用的方法是将水灌入袋中进行封堵，这种方法已广泛使用但效果并不是很显著，而且国内在煤层气开采封堵co2这一方面很少涉及。

技术实现要素：

本发明针对煤层气开采时co2封堵困难，存在漏气影响co2置换煤层气效果的问题而提供一种co２封堵装置及其封堵方法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种co２封堵装置，包括橡胶后密封堵头、高压液态co2储气瓶、供水装置、耐高压导管、橡胶前密封堵头和固定杆，橡胶后密封堵头上还设置有固定杆孔、耐高压导管孔和注水孔，橡胶前密封堵头上设置有固定杆孔和耐高压导管孔，高压液态co2储气瓶上设置有高压气瓶控制阀和气瓶压力表，固定杆一端穿过橡胶前密封堵头上的固定杆孔，另一端穿过橡胶后密封堵头上的固定杆孔，耐高压导管一端穿过橡胶前密封堵头上的耐高压导管孔，耐高压导管的另一端穿过橡胶后密封堵头上的耐高压导管孔后通过耐高压导管控制阀和高压液态co2储气瓶连接，耐高压导管余下部分围绕固定杆进行环形缠绕。

上述的一种co２封堵装置的封堵方法，包括以下步骤：

第一步，安装封堵装置：将橡胶后密封堵头、橡胶前密封堵头放入煤孔中；

第二步，给封堵装置装水密封：将供水装置的水管接入到橡胶后密封堵头上的注水孔，打开供水装置上的阀门进行注水，当封堵装置内的水注满后，取下注水管，用一个橡胶塞将注水孔堵住；

第三步，高压液态co2储气瓶供气：打开耐高压导管控制阀，随后打开高压气瓶控制阀给耐高压导管灌入co2气体，由于气化作用，co2气体在耐高压导管内流通的过程中会吸收大量的热量产生制冷效果，导管外面的水会慢慢被冻住，最后连环形缠绕的耐高压导管一起冻住；

第四步，停止供气，关闭耐高压导管接头：当完全冷冻住后，关闭高压气瓶控制阀，取下高压液态co2储气瓶，并立即将耐高压导管控制阀关闭。

本发明通过两个橡胶密封堵头中间密封住一定体积的液态水，在两个橡胶密封堵头处接入耐高压导管，并在水中环形缠绕，当高压液态co2流过耐高压导管时气化吸热，流过一定时间后，液态水逐渐形成冰，最后将装置冻住进而实现封堵功能。本发明的优点有：1、操作简单，只需要将两个橡胶堵头内密封住一定体积的水，将耐高压导管接入液态co2即可；2、容易控制，只要打开高压液态co2储气瓶，通过气瓶压力表控制用量待液态水全部结成冰将装置冻住就能完全封堵co2；3、成本低廉，用料环保；4、安全，封堵效果好。

附图说明

图1为封堵装置的结构示意图。

图2为封堵装置局部剖视示意图。

图3为橡胶后密封堵头的结构示意图。

图4为橡胶前密封堵头的结构示意图。

图中：1-岩石层，2-橡胶后密封堵头，3-耐高压导管控制阀，4-高压气瓶控制阀，5-气瓶压力表，6-高压液态co2储气瓶，7-供水装置，8-液态水，9-耐高压导管，10-橡胶前密封堵头，11-固定杆，12-煤孔，13-耐高压导管孔，14-注水孔，15-固定杆孔。

具体实施方式

一种co２封堵装置，橡胶后密封堵头2、高压液态co2储气瓶6、供水装置7、耐高压导管9、橡胶前密封堵头10和固定杆11，橡胶后密封堵头2上还设置有固定杆孔15、耐高压导管孔13和注水孔14，橡胶前密封堵头10上设置有固定杆孔15和耐高压导管孔13，高压液态co2储气瓶6上设置有高压气瓶控制阀4和气瓶压力表5，固定杆11一端穿过橡胶前密封堵头10上的固定杆孔15，另一端穿过橡胶后密封堵头2上的固定杆孔15，耐高压导管9一端穿过橡胶前密封堵头10上的耐高压导管孔13，耐高压导管9的另一端穿过橡胶后密封堵头2上的耐高压导管孔13后通过耐高压导管控制阀3和高压液态co2储气瓶6连接，耐高压导管9余下部分围绕固定杆11进行环形缠绕，缠绕的越紧密制冷效果越好。

上述的一种co２封堵装置的封堵方法，包括以下步骤：

第一步，安装封堵装置：将橡胶后密封堵头2、橡胶前密封堵头10放入煤孔12中；

第二步，给封堵装置装水密封：将供水装置7的水管接入到橡胶后密封堵头2上的注水孔14，打开供水装置7上的阀门进行注水，当封堵装置内的水注满后，取下注水管，用一个橡胶塞将注水孔14堵住；

第三步，高压液态co2储气瓶供气：打开耐高压导管控制阀3，随后打开高压气瓶控制阀4给耐高压导管9灌入co2气体，由于气化作用，co2气体在耐高压导管9内流通的过程中会吸收大量的热量产生制冷效果，导管外面的水会慢慢被冻住，最后连环形缠绕的耐高压导管9一起冻住；高压液体的用量可以提前进行等量实验，灌入相同体积的水通过液态co2，等水全部冻住时观察用量多少，因此在本步可以直接根据气瓶压力表3示数直接控制冷冻时间；

第四步，停止供气，关闭耐高压导管接头：当完全冷冻住后，关闭高压气瓶控制阀4，取下高压液态co2储气瓶6，并立即将耐高压导管控制阀3关闭。

技术特征：

技术总结
本发明属于煤层气开采技术领域，具体为一种CO２封堵装置及其封堵方法，该装置包括橡胶后密封堵头、高压液态CO2储气瓶、供水装置、耐高压导管、橡胶前密封堵头和固定杆，固定杆一端穿过橡胶前密封堵头上的固定杆孔，另一端穿过橡胶后密封堵头上的固定杆孔，耐高压导管一端穿过橡胶前密封堵头上的耐高压导管孔，耐高压导管的另一端穿过橡胶后密封堵头上的耐高压导管孔后通过耐高压导管控制阀和高压液态CO2储气瓶连接，耐高压导管余下部分围绕固定杆进行环形缠绕。本发明利用液态CO2的制冷效果将装置封堵部分完全冻住，能够很好的实现封堵效果，也很好的弥补了国内在这一方面的空白。

技术研发人员：马铁华;张红艳;郑艳军;张瑜;张东东;连志新
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：2017.07.20
技术公布日：2017.11.10