專利名稱：一種耐高壓鉆孔密封方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐高壓鉆孔密封方法，尤其適用于煤礦井下鉆孔爆破孔口高壓密 封、鉆孔高壓水力壓裂封孔、爆破鉆孔、測壓鉆孔、瓦斯抽放鉆孔、煤層注水鉆孔以及隧道掘 進(jìn)、地下及水下澆注系統(tǒng)等鉆孔的密封。
背景技術(shù)：
我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，高瓦斯煤層占50%_70%，而高瓦斯低透氣性煤層又占其中 的70%左右。為了提高低透氣性煤層的透氣性，常采用井下煤層高壓水力壓裂、深孔松動爆 破等技術(shù)對煤體進(jìn)行卸壓增透，這些技術(shù)都需要在煤層內(nèi)進(jìn)行鉆孔，通過注入高壓水或者 炸藥爆炸產(chǎn)生的能量使得煤體裂隙增多，提高煤層透氣性。其中一個(gè)技術(shù)難題就是鉆孔高 壓密封問題，例如對煤層實(shí)施高壓水力壓裂，為了在煤體內(nèi)部形成有效的裂隙網(wǎng)絡(luò)，對于埋 藏深度IOOOm的煤層，鉆孔的密封能力需要承受30MPa以上的水壓，否則鉆孔出現(xiàn)漏水而影 響壓裂效果。由于井下鉆孔周圍的煤巖體強(qiáng)度較低(尤其在松軟的巖層和煤層中)，鉆孔周 圍往往存在微裂隙，這種情況增加了密封的難度，為了保證水力壓裂的質(zhì)量和壓裂成功率， 必須開發(fā)高壓鉆孔密封技術(shù)。目前國內(nèi)普遍采用水泥砂漿、封孔器、泡沫聚氨酯等材料進(jìn)行 鉆孔密封，但是在實(shí)施過程中往往會出現(xiàn)鉆孔密封不嚴(yán)、或者封孔材料強(qiáng)度不夠的現(xiàn)象，導(dǎo) 致高壓水泄漏或者高能氣體能量沿鉆孔軸向釋放，難以對鉆孔周圍煤體的形成有效卸壓的 松動，煤體透氣性變化不大。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足，提供一種方法簡單、操作容易 的耐高壓鉆孔密封方法。技術(shù)方案本發(fā)明的耐高壓鉆孔密封方法，包括如下步驟
a.向已施工完成的鉆孔中插入第一注漿管；
b.經(jīng)第一注漿管向鉆孔深度為27 29m處注入I注漿厚度L3的I耐高壓密封材料， 注完之后關(guān)閉球閥；
C.向鉆孔內(nèi)分別插入深度為1 ail的第二注漿管、深度為5 6m的第三注漿管、位 于鉆孔頂部且深度為的回漿管；
d.通過第二注漿管在鉆孔孔口注入II注漿厚度L1的II耐高壓密封材料進(jìn)行封孔，注 完之后關(guān)閉球閥；
e.待鉆孔內(nèi)前后兩段的耐高壓密封材料凝固后，通過第三注漿管向由兩段高強(qiáng)度密 封材料阻隔形成的隔層中注入復(fù)合聚氨酯，直至充滿隔層厚度L2,關(guān)閉第三球閥、第四球 閥。所述的高強(qiáng)度密封材料為耐壓強(qiáng)度大于30MPa的膨脹水泥凍材料；所述的I、II 注漿厚度L3、L1均為廣ail ；所有注漿管前端管壁上均設(shè)有0. 5^1m的花眼；所述的柔性材料 為復(fù)合聚氨酯。
有益效果本發(fā)明根據(jù)“強(qiáng)弱強(qiáng)”結(jié)構(gòu)控制力學(xué)效應(yīng)，在鉆孔密封過程中采用“硬 軟 硬”的多段密封介質(zhì)進(jìn)行密封。兩頭硬介質(zhì)保證了鉆孔密封的強(qiáng)度，而中部的軟介質(zhì)則 使爆破產(chǎn)生的能量在一定程度上進(jìn)行吸收并作用在周圍煤體上，鉆孔的密封能力能夠承受 30MI^以上的水壓，能解決鉆孔耐壓強(qiáng)度不夠、鉆孔密封不嚴(yán)、封孔位置無法確認(rèn)的問題。其 方法簡單、操作容易，具有廣泛的實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明鉆孔封孔方法示意圖
圖中1-1 一第一注漿管，1-2 —第二注漿管，1-3 —第三注漿管，2-1 —內(nèi)孔密封材料， 2-2 一外孔密封材料，3 —柔性材料，4 一鉆孔，5 —回漿管；6-1 —第一球閥，6-2 —第二球 閥，6-3 —第三球閥，6-4 —第四球閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的描述
本發(fā)明的耐高壓鉆孔密封方法，首先向煤層中施工深度40m以上、孔徑Φ 113mm的已施 工完成的鉆孔4中插入第一注漿管1-1 ；經(jīng)第一注漿管1-1向鉆孔4深度為27 29m處注 入I注漿厚度L3為廣an的I耐高壓密封材料2-1，耐高強(qiáng)度密封材料2-1為耐壓強(qiáng)度大于 30MPa的膨脹水泥凍材料。I注漿厚度L3注完之后關(guān)閉球閥6-1 ；向鉆孔4內(nèi)分別插入深 度為1 an的第二注漿管1-2、深度為5 6m的第三注漿管1_3、位于鉆孔4頂部且深度 為的回漿管5，所有注漿管前端管壁上均設(shè)有0. 5^1m的花眼。通過第二注漿管1_2在 鉆孔4的孔口注入II注漿厚度L1為廣an的II耐高壓密封材料2-2進(jìn)行封孔，II注漿厚度 L1注完之后關(guān)閉球閥6-2 ；待鉆孔4內(nèi)前后兩段的I注漿厚度L3、II注漿厚度L1耐高壓密封 材料層凝固后，通過第三注漿管1-3向由兩段高強(qiáng)度密封材料阻隔形成的隔層L2中注入復(fù) 合聚氨酯的柔性材料3，直至充滿M 26m的隔層厚度L2,當(dāng)回漿管5內(nèi)流出漿液，表明隔層 厚度L2充滿，此時(shí)關(guān)閉第三球閥6-3、第四球閥6-4，耐高壓鉆孔密封結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種耐高壓鉆孔密封方法，其特征在于包括如下步驟a.向已施工完成的鉆孔(4)中插入第一注漿管(1-1);b.經(jīng)第一注漿管(1-1)向鉆孔(4)深度為27 29m處注入I注漿厚度L3的I耐高壓 密封材料0-1)，注完之后關(guān)閉球閥(6-1)；C.向鉆孔(4)內(nèi)分別插入深度為1 ail的第二注漿管(1-2)、深度為5 6m的第三 注漿管(1-3)、位于鉆孔(4)頂部且深度為的回漿管(5)；d.通過第二注漿管(1-2)在鉆孔(4)孔口注入II注漿厚度L1的II耐高壓密封材料 (2-2)進(jìn)行封孔，注完之后關(guān)閉球閥(6-2)；e.待鉆孔(4)內(nèi)前后兩段的耐高壓密封材料凝固后，通過第三注漿管(1-3)向由兩段 高強(qiáng)度密封材料阻隔形成的隔層中注入柔性材料(3)，直至充滿隔層厚度L2,關(guān)閉第三球閥 (6-3)、第四球閥(6-4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高壓鉆孔密封方法，其特征是所述的高強(qiáng)度密封材料為 耐壓強(qiáng)度大于30MPa的膨脹水泥凍材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高壓鉆孔密封方法，其特征是所述的I、II注漿厚度L3iL1 均為廣2m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高壓鉆孔密封方法，其特征是所述的所有注漿管前端管 壁上均開有0. 5 lm的花眼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高壓鉆孔密封方法，其特征是所述的柔性材料(3)為復(fù)合聚氨酯。
全文摘要
一種耐高壓鉆孔密封方法，向已施工完成的鉆孔中插入第一注漿管；經(jīng)第一注漿管向鉆孔深度為27～29m處注入Ⅰ注漿厚度L3的Ⅰ耐高壓密封材料，注完之后關(guān)閉球閥；向鉆孔內(nèi)分別插入深度為1～2m的第二注漿管、深度為5～6m的第三注漿管、位于鉆孔頂部且深度為2~3m的回漿管；通過第二注漿管在鉆孔孔口注入Ⅱ注漿厚度L1的Ⅱ耐高壓密封材料進(jìn)行封孔，注完之后關(guān)閉球閥；待鉆孔內(nèi)前后兩段的耐高壓密封材料凝固后，通過第三注漿管向由兩段高強(qiáng)度密封材料阻隔形成的隔層中注入復(fù)合聚氨酯，直至充滿隔層厚度L2，關(guān)閉第三球閥、第四球閥。其方法簡單，操作容易，效果好。
文檔編號E21B33/13GK102140901SQ201110123289
公開日2011年8月3日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者張萌博, 李全貴, 林柏泉, 翟成 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)