CN104612625A - 一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其包括两套金属构件、封孔器、压裂导线和水通道；所述的水通道设置在所述的封孔器的面向钻孔的端面上；所述的封孔器能够涨缩，且所述的封孔器的内部为中空的钢制管，钢制管为镀锌管，表面必须做相应处理，保证钢制管表面的光滑度，并且钢制管必须抗腐蚀加厚钢制管。封孔器最外面为橡胶筒，橡胶筒为高强度加厚型号，橡胶筒内置钢丝大于4层，封孔器两端的密封采用沟槽式密封系统。所述的两套金属构件分别对称设置在所述的封孔器的两端，每套金属构件分别包括公金属构件和母金属构件，其利用水通道输入或释放水来控制封孔器的膨胀或收缩。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻孔的封孔装置，具体涉及一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，属于煤矿开采技术领域。
背景技术
气相压裂技术是利用液相-气相间转换特性进行高压气体压裂爆破，采用穿层抽放钻孔预抽煤层瓦斯作为区域防突措施，气相压裂增透瓦斯治理技术是利用高能气体瞬间作用于煤层，使煤体松动，化解可能存在的“瓦斯包”，使应力集中区向煤体深部移动，在压裂煤层前方造成较长的卸压带，均化压力场、平衡应力场，起到消突作用，压裂瞬间能使煤层产生大量裂隙，煤体内被填充或压实的裂隙被重新打开，产生大量人工微裂隙，开启原有闭合裂隙，从而提高煤层透气性、渗透率，促使大量吸附状态的瓦斯转化为游离状态，并为游离状态的瓦斯提供释放通道，提高瓦斯抽采效率，降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，有效降低或解决煤层中的瓦斯问题。高能气体从液态转化为气态是一个吸热过程，不会产生高温和火花，因此不会引发瓦斯和煤尘爆炸事故，且对瓦斯和煤尘有稀释作用，属于安全压裂器材。
然而，利用气相压裂对煤层进行压裂时需要对钻孔中的的气相压裂器材控制，以避免压裂时影响压裂效果、瓦斯超限事故、压裂导线损坏、以及避免因压裂时压裂器材飞出钻孔造成安全隐患，目前，常用的方法是对压裂钻孔进行封堵。
目前常见的水泥砂浆封孔法、化学材料封孔法和注气胶囊封孔器封孔法为不可逆或者封孔漏气，封孔材料和封孔器与孔内壁发生物理化学变化，使得被凝固和固定的仪器设备无法取出、设备损坏或者封孔漏气等问题设备损坏压裂信号传输不成功或者封堵不严实等问题。这就需要新的封孔方法封住气相压裂钻孔。
本发明的目的在于，提供一种低渗煤层气相压裂时用于密封压裂钻孔的封孔装置，尤其是一种煤层瓦斯抽采时用于密封气相压裂器材的封孔装置，其实现了压裂导线可以重复的使用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其特征在于，其包括两套金属构件、封孔器、压裂导线和水通道；所述的水通道设置在所述的封孔器的面向钻孔的端面上；所述的封孔器能够涨缩，且所述的封孔器的内部为中空的钢制管，钢制管为镀锌管，表面做抛光处理，并且钢制管为抗腐蚀加厚钢制管，壁厚大于或等于5mm；封孔器最外面为橡胶筒，橡胶筒为高强度加厚型号，橡胶筒内置钢丝大于4层，封孔器两端的密封采用沟槽式密封系统；所述的两套金属构件分别对称设置在所述的封孔器的两端，每套金属构件分别包括公金属构件和母金属构件，所述的公金属构件一端具有轴部，另一端具有凹槽，所述的轴部中心设置有用于压裂导线穿过的导线孔，且所述的导线孔与凹槽相通，所述的公金属构件通过轴部与封孔器连接，所述的凹槽内部设置有内螺纹；所述的母金属构件的一端设置有与所述的公金属构件的凹槽内的内螺纹相互配合连接的外螺纹，所述的母金属构件的另一端与压裂辅助设备固定连接，所述的母金属构件靠近封孔器的一侧径向设置有连接孔，所述的母金属构件与所述的公金属构件连接的一端设置有L型导线孔，所述的压裂导线设置在所述的封孔器钢制管的内部，且经公金属构件内的导线孔，能够从母金属构件的L型导线孔中导出。
进一步，作为优选，所述的公金属构件和所述的母金属构件均为圆柱状。
进一步，为了提高所述的封孔器与所述的母金属构件固定连接的可靠性和降低制造成本，所述的封孔器与所述的母金属构件固定连接的连接方式为焊接。
作为优选，所述的母金属构件与公金属构件为不锈钢材料制成。
为了提高各个零部件之间定位的可靠性，所述的公金属构件中部设置有轴肩，所述的母金属构件中部设置轴肩，且母金属构件的L型导线孔的朝向上部的孔正好处在母金属构件轴肩的中心。
作为优选，所述的公金属构件的导线孔、所述的母金属构件的L型导线孔的水平孔和所述的封孔器钢制管的中心处于同一轴线上。
本发明提供的一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，在低渗煤层气相压裂时用于密封压裂钻孔的封孔，其利用水通道输入或释放水来控制封孔器的膨胀或收缩，封孔器可以重复使用，水通道实现了向封孔器内填充水和释放封孔器内的水的目的。另外，在封孔器两端分别增加了一套金属构件，使压裂导线不用直接裸露在封孔器外边，杜绝了封孔器在膨胀的时候压坏压裂导线，同时，在压裂时，也使压裂导线免受高压气体的冲击，大大提高了压裂导线的使用次数。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2为本发明的母金属构件的结构示意图；
图3为本发明的公金属构件的结构示意图；
图中：1、导向孔，2、母金属构件，3、内螺纹，4、外螺纹，5、L型导线孔，6、公金属构件，7、连接孔，8、封孔器，9、水通道，10、压裂导线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1-3所示，本发明提供了一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置其包括两套金属构件、封孔器8、压裂导线10和水通道9；水通道9设置在封孔器8的面向钻孔的端面上；封孔器8能够涨缩，且封孔器8的内部为中空的钢制管，外部为橡胶制品，如图1所示，两套金属构件分别对称设置在封孔器8的两端，每套金属构件分别包括公金属构件6和母金属构件2，公金属构件6的一端具有轴部，另一端具有凹槽，轴部中心设置有用于压裂导线10穿过的导线孔1，且导线孔1与凹槽相通，公金属构件6通过轴部与封孔器8连接，凹槽内部设置有内螺纹3；母金属构件2的一端设置有与公金属构件6的凹槽内的内螺纹3相互配合连接的外螺纹4，母金属构件2的另一端与压裂辅助设备固定连接，母金属构件2靠近封孔器8的一侧径向设置有连接孔7，母金属构件2与公金属构件6连接的一端设置有L型导线孔5，压裂导线10设置在封孔器8的内部的钢制管的内部，且经公金属构件6内的导线孔1，能够从母金属构件6的L型导线孔5中导出。
在本实施例中，公金属构件6和母金属构件2均为圆柱状。
同时，为了提高封孔器8与母金属构件2固定连接的可靠性和降低制造成本，封孔器8与母金属构件2固定连接的连接方式为焊接。
此外，母金属构件6与公金属构件2均为不锈钢材料制成。
为了提高各个零部件之间定位的可靠性，公金属构件6的中部设置有轴肩，母金属构件2的中部设置轴肩，且母金属构件2的L型导线孔5的朝向上部的孔正好处在母金属构件2的轴肩的中心。
本实施例中，公金属构件6的导线孔1、母金属构件的L型导线孔5的水平孔和封孔器8内的钢制管的中心处于同一轴线上。
在煤矿井下压裂前，事先将压裂导线穿入封孔器中，从封孔器两端的金属构件中处引出，并且将金属构件和封孔器连接在一起，压裂时，将此整套设备通过辅助设备送入需要封孔的气相压裂钻孔中，使用专用气相压裂导线与金属构件中引出的压裂导线连接在一起，引出钻孔，然后通过水通道向封孔器内注入水，水将封孔器涨起，从而实现封堵钻孔。当封孔完成后，通过外部控制封孔器中水的控制器，将水从封孔器中释放至封孔器外，然后将封孔器取出，进行后续的操作。
本优选实施例将气相压裂钻孔的封孔器连接在钻孔内部构件上，可以在气相压裂时对钻孔中的压裂器材进行有效的控制，使用方便，操作简单，对钻孔的封堵效果理想。
本发明可用作低渗煤层气相压裂时密封压裂钻孔的封孔井下气相压裂器材充装，还可用于类似功能需求的应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不局限于本实施例的具体实施方式，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其特征在于，其包括两套金属构件、封孔器、压裂导线和水通道；所述的水通道设置在所述的封孔器的面向钻孔的端面上；所述的封孔器能够涨缩，且所述的封孔器的内部为中空的钢制管，钢制管为镀锌管，表面做抛光处理，并且钢制管为抗腐蚀加厚钢制管，壁厚大于或等于5mm；封孔器最外面为橡胶筒，橡胶筒为高强度加厚型号，橡胶筒内置钢丝大于4层，封孔器两端的密封采用沟槽式密封系统；所述的两套金属构件分别对称设置在所述的封孔器的两端，每套金属构件分别包括公金属构件和母金属构件，所述的公金属构件一端具有轴部，另一端具有凹槽，所述的轴部中心设置有用于压裂导线穿过的导线孔，且所述的导线孔与凹槽相通，所述的公金属构件通过轴部与封孔器连接，所述的凹槽内部设置有内螺纹；所述的母金属构件的一端设置有与所述的公金属构件的凹槽内的内螺纹相互配合连接的外螺纹，所述的母金属构件的另一端与压裂辅助设备固定连接，所述的母金属构件靠近封孔器的一侧径向设置有连接孔，所述的母金属构件与所述的公金属构件连接的一端设置有L型导线孔，所述的压裂导线设置在所述的封孔器钢制管的内部，且经公金属构件内的导线孔，能够从母金属构件的L型导线孔中导出。
2.根据权利要求1所述的一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其特征在于，所述的公金属构件和所述的母金属构件均为圆柱状。
3.根据权利要求1所述的一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其特征在于，所述的封孔器与所述的母金属构件固定连接的连接方式为焊接。
4.根据权利要求3所述的一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其特征在于，所述的母金属构件与公金属构件为不锈钢材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其特征在于，所述的公金属构件中部设置有轴肩，所述的母金属构件中部设置轴肩，且母金属构件的L型导线孔的朝向上部的孔正好处在母金属构件轴肩的中心。
6.根据权利要求1-5所述的任意一项的一种用于低渗煤层气相压裂钻孔的封孔装置，其特征在于，所述的公金属构件的导线孔、所述的母金属构件的L型导线孔的水平孔和所述的封孔器钢制管的中心处于同一轴线上。
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