煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤礦井下水力壓裂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層瓦斯是一種潔凈能源，但對煤礦生產(chǎn)而言則是一種災(zāi)害源，如何實現(xiàn)采煤之前瓦斯的預(yù)抽，達到資源開發(fā)利用和煤礦減災(zāi)的雙重目的，一直是人們關(guān)注的焦點。水力壓裂正是為了滿足這一生產(chǎn)需求而誕生的一種集區(qū)域和局部瓦斯治理為一體的一種新工藝。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，水力壓裂技術(shù)中的鉆孔封孔技術(shù)主要有水泥漿一次注漿封孔和水力壓裂專用封孔膠囊封孔。其中，水泥漿一次性注漿封孔主要存在以下問題:一是難以掌握注入的水泥砂漿量，容易造成壓裂管末端被水泥堵塞，造成壓裂鉆孔報廢，二是壓裂管下放后，壓裂管緊貼孔壁，注漿時水泥漿不能完全環(huán)繞孔壁，封孔強度難以保證，三是水泥漿通過壓裂管返漿后，關(guān)閉注漿管閥門后，孔內(nèi)水泥漿會有一定沉淀，水泥漿液面下降難以保證封孔層位位于煤層段；水力壓裂專用封孔器封孔主要存在以下問題:一是由于鉆孔施工過程中，鉆孔孔壁不夠平滑，封孔器長度有限與鉆孔的接觸面積較小，采用封孔器封孔時孔壁與封孔膠囊之間接觸不嚴密，水力壓裂過程中漏水較為嚴重，二是鉆孔周圍一定范圍內(nèi)巖體存在裂隙，壓裂過程中漏水嚴重，三是國內(nèi)專用水力壓裂封孔器封孔壓力低，進口水力壓裂專用封孔器成本太高。
[0004]因此，需要對現(xiàn)有的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔方式進行改進，不但可掌握注入砂漿的量和距離煤層位置，保證封孔層位于煤層段，避免壓裂管末端被水泥堵塞，造成壓裂鉆孔報廢，同時可解決壓裂管下放后緊貼孔壁，導(dǎo)致封孔強度不能保證的問題，而且，還可保證壓裂鉆孔封孔后進行水力壓裂過程中不漏水。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提供一種煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，不但可掌握注入砂漿的量和距離煤層位置，保證封孔層位于煤層段，避免壓裂管末端被水泥堵塞，造成壓裂鉆孔報廢，同時可解決壓裂管下放后緊貼孔壁，導(dǎo)致封孔強度不能保證的問題，而且，還可保證壓裂鉆孔封孔后進行水力壓裂過程中不漏水。
[0006]本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，包括最前端位于壓裂鉆孔孔底位置的壓裂管、用于向壓裂鉆孔內(nèi)注漿的注漿管和最前端位于煤層底板位置處并用于返漿和二次注漿的返漿管，所述壓裂管上設(shè)置有用于保證壓裂管位于鉆孔中間位置的扶正件，所述扶正件為至少兩個并沿壓裂管圓周均勻分布設(shè)置，每一扶正件包括外支撐板和連接外支撐板和壓裂管的支撐塊。
[0007]進一步，外支撐板為弧形。
[0008]進一步，支撐塊為沿軸向設(shè)置的分段結(jié)構(gòu)。
[0009]進一步，壓裂管包括壓裂管本體和設(shè)置在壓裂管本體最前端的篩管，所述篩管長度為煤層底板位置到壓裂鉆孔孔底距離。
[0010]進一步，壓裂管本體由至少兩段壓裂分管構(gòu)成，至少其中一個壓裂分管上設(shè)置有所述扶正件。
[0011 ] 進一步，返漿管最前端為花管結(jié)構(gòu)。
[0012]本實用新型的有益效果:本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，由于壓裂管最前端位于壓裂鉆孔孔底，而返漿管最前端位于煤層底板位置處，當(dāng)通過注漿管注漿至返漿管最前端時可自返漿管返漿，并在一次注漿后，再通過二次注漿保證水泥漿液面位于煤層段，使得注漿位置具有確定性，并避免壓裂管末端被水泥堵塞，造成壓裂鉆孔報廢；而且通過扶正件，扶正件的外支撐板與壓裂鉆孔孔壁保持間隙，避免壓裂管緊貼孔壁，使得注漿時水泥漿可完全環(huán)繞孔壁，從而提高封孔強度，保證壓裂鉆孔封孔后進行水力壓裂過程中不漏水。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
[0014]圖1為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置中的壓裂管徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置中的壓裂管軸向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置使用步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)示意圖，圖2為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置中的壓裂管徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置中的壓裂管軸向截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置使用步驟流程圖，如圖所示:本實施例的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，包括最前端位于壓裂鉆孔1孔底位置的壓裂管2、用于向壓裂鉆孔1內(nèi)注漿的注漿管4和最前端位于煤層底板3-1位置處并用于返漿和二次注漿的返漿管5，所述壓裂管2上設(shè)置有用于保證壓裂管2位于鉆孔1中間位置的扶正件6，所述扶正件6為至少兩個并沿壓裂管2圓周均勻分布設(shè)置，每一扶正件6包括外支撐板6-1和連接外支撐板6-1和壓裂管2的支撐塊6-2 ;壓裂管2中心至外支撐板6-1間的距離小于壓裂鉆孔1孔半徑尺寸，外支撐板6-1外側(cè)與壓裂鉆孔1孔壁之間保持間隙設(shè)置，扶正件6設(shè)置兩個、三個或四個，當(dāng)為兩個時，成徑向?qū)ΨQ設(shè)置，當(dāng)為三個時，兩兩間間隔120°設(shè)置，當(dāng)為四個時，成兩兩徑向?qū)ΨQ設(shè)置；如圖1所示，以上向孔為例，其中的壓裂管2在使用時自壓裂鉆孔1孔中間放置，壓裂管2與返漿管5放置后，通過注漿管4進行一次注漿(具體步驟見下述方法)，待水力壓裂鉆孔1內(nèi)水泥將凝固達到水力壓裂強度要求后，方可連接壓裂設(shè)備及管路進行煤礦井下水力壓裂增透強化瓦斯抽采，另外，在注漿前，需使用聚氨酯7封堵壓裂孔孔口，保證水泥漿10注漿過程中孔口不會漏漿，聚氨酯達到一定強度后，通過注漿管4向水力壓裂鉆孔1孔內(nèi)進行注漿。
[0019]本實施例中，外支撐板6-1為弧形；與壓裂鉆孔1孔內(nèi)壁形狀相適應(yīng)。
[0020]本實施例中，支撐塊6-2為沿軸向設(shè)置的分段結(jié)構(gòu)；具有減重作用。
[0021]本實施例中，壓裂管2包括壓裂管2本體和設(shè)置在壓裂管2本體最前端的篩管8，所述篩管長度為煤層底板3-1位置到壓裂鉆孔1孔底距離；其中，煤層底板3-1位置為煤層3最下層位置，鉆孔未打通煤層段。
[0022]本實施例中，壓裂管2本體由至少兩段壓裂分管構(gòu)成，至少其中一個壓裂分管上設(shè)置有所述扶正件；壓裂分管下放過程中每隔5-7根分管中間安裝一根帶有扶正件6的分管。
[0023]本實施例中，返楽管5最前端為花管結(jié)構(gòu)9;花管長度為0.4-0.6m，最優(yōu)的為0.5mο
[0024]本實用新型的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0025]a、形成壓裂鉆孔1 ;即進行煤礦井下水力壓裂時，根據(jù)相關(guān)依據(jù)設(shè)計水力壓裂鉆孔1 ;
[0026]b、下放壓裂管2和返漿管5，壓裂管2帶扶正件6并保證位于壓裂鉆孔1中間位置，將返漿管5前端位于煤層底板3-1位置處，壓裂管2最前端位于壓裂鉆孔1孔底處；鉆孔1施工完成后，首先下放壓裂管2和返漿管5，壓裂管2和返漿管5固定在一起下放；
[0027]c、下放注漿管4，并封堵壓裂鉆孔1孔口 ；使用聚氨酯封堵壓裂孔孔口，保證水泥漿注漿過程中孔口不會漏漿；
[0028]d、通過注漿管4向壓裂鉆孔1內(nèi)進行一次注漿，待返漿管5有水泥漿返出后關(guān)閉注漿管4孔口閥門，再通過返漿管5向孔內(nèi)注入清水，清洗返漿管5和壓裂鐵管，清水通過壓裂鐵管流出，此時保證返漿管5孔口閥門打開；
[0029]e、一次注漿完成后靜置，再通過返漿管5向壓裂鉆孔1孔內(nèi)注入水泥將，進行二次注漿，并待壓裂管2內(nèi)返出水泥將后關(guān)閉返漿管5孔口閥門，二次注漿完成。
[0030]本實施例中，一次注漿完成18-28小時后，進行二次注漿；鉆孔1內(nèi)水泥漿沉降、凝固后鉆孔1內(nèi)水泥漿液面下降，一次注漿完成24小時后進行二次注漿。
[0031]本實施例中，返楽管5最前端為0.4-0.6m的花管結(jié)構(gòu)；壓裂管2最前端為篩管，篩管長度為煤層底板3-1位置到壓裂鉆孔1孔底距離。
[0032]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，其特征在于:包括最前端位于壓裂鉆孔孔底位置的壓裂管、用于向壓裂鉆孔內(nèi)注漿的注漿管和最前端位于煤層底板位置處并用于返漿和二次注漿的返漿管，所述壓裂管上設(shè)置有用于保證壓裂管位于鉆孔中間位置的扶正件，所述扶正件為至少兩個并沿壓裂管圓周均勻分布設(shè)置，每一扶正件包括外支撐板和連接外支撐板和壓裂管的支撐塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，其特征在于:所述外支撐板為弧形。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，其特征在于:所述支撐塊為沿軸向設(shè)置的分段結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，其特征在于:所述壓裂管包括壓裂管本體和設(shè)置在壓裂管本體最前端的篩管，所述篩管長度為煤層底板位置到壓裂鉆孔孔底距離。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，其特征在于:所述壓裂管本體由至少兩段壓裂分管構(gòu)成，至少其中一個壓裂分管上設(shè)置有所述扶正件。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，其特征在于:所述返漿管最前端為花管結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤礦井下水力壓裂鉆孔封孔裝置，包括最前端位于壓裂鉆孔孔底位置的壓裂管、用于向壓裂鉆孔內(nèi)注漿的注漿管和最前端位于煤層底板位置處并用于返漿和二次注漿的返漿管，壓裂管上設(shè)置有用于保證壓裂管位于鉆孔中間位置的扶正件；不但可掌握注入砂漿的量和距離煤層位置，保證封孔層位于煤層段，避免壓裂管末端被水泥堵塞，造成壓裂鉆孔報廢，同時可解決壓裂管下放后緊貼孔壁，導(dǎo)致封孔強度不能保證的問題，而且，還可保證壓裂鉆孔封孔后進行水力壓裂過程中不漏水。
【IPC分類】E21B43/26, E21B33/13
【公開號】CN204960882
【申請?zhí)枴緾N201520779531
【發(fā)明人】武文賓, 趙旭生, 林府進, 王布川, 孫海濤, 張軍, 許力峰, 賈泉敏, 孫銳, 李日富, 江萬剛, 張玉明, 郭恒, 耿延輝, 晁建偉, 于寶種, 姚峰, 馬正恒, 劉洋, 付軍輝, 程昊, 王亞洲, 劉 文, 呂偉偉
【申請人】中煤科工集團重慶研究院有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月9日