CN105089548A - 一种近水平高承压钻孔封孔方法及封孔结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近水平高承压钻孔封孔方法及封孔结构，封孔方法包括在高承压钻孔孔口形成一扩大孔，扩大孔的内台阶具有位于高承压钻孔上母线上方的部分；将注浆管和压裂管送入高承压钻孔中，将返浆管送入扩大孔中，并使三者的管口位于扩大孔孔口外部，且返浆管的管口高于扩大孔的上母线；用聚氨酯在扩大孔的孔口部形成一封孔段；由注浆管向高承压钻孔内灌注膨胀水泥浆并固结。封孔结构由内封孔段和外封孔段组成，外封孔段中的一段与内封孔段同步灌注水泥浆形成；且外封孔段直径大于内封孔段，其上母线高于内封孔段上母线。本发明的有益效果是，封孔方法简单，封孔效率高、效果好；封孔结构可有效消除收缩缝或空顶对封孔密封效果的影响，承压能力高。

Description

一种近水平高承压钻孔封孔方法及封孔结构

技术领域

本发明涉及近水平孔的封孔技术，特别是一种近水平高承压钻孔封孔方法及封孔结构。

背景技术

高承压近水平孔的封孔在煤层压裂抽采瓦斯或高压注浆加固等工程中较广。现有封孔方式包括在承压孔内形成水泥砂浆封孔段和聚氨酯封孔段，由于近水平孔的特殊性，在封孔时，水泥砂浆受重力作用，孔管中下部封堵严实，但孔管的圆弧顶部容易出现收缩缝或空顶，不能形成一个严实的封堵截面，造成封堵效果差、承受压力低。目前，大多采用膨胀水泥的二次灌浆封孔方式进行封孔，以减小或消除收缩缝。但却带来封孔时间长，封孔效率低的不足。且即便如此，也难以达到高压力下的承压孔封孔要求。为此，需要进一步改进。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有技术的不足，提供一种近水平高承压钻孔封孔方法，该方法包括在承压钻孔内形成内封孔段，在承压钻孔的孔口形成一直径大于内封堵段的外封孔段，以提高封孔效果，达到高承压的目的，同时，提高封孔效率。本发明的第二目的是提供一种近水平高承压钻孔封孔结构，该封孔结构由两个封孔段组成，其中，外封孔段直径大于内封孔段直径，其封孔效果好，承压高，封孔速度快。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种近水平高承压钻孔封孔方法，包括以下步骤：

a、在高承压钻孔的孔口形成一设定深度且直径大于该高承压钻孔的扩大孔，并使该扩大孔与高承压钻孔之间形成的内台阶具有位于高承压钻孔上母线上方的部分；

b、将封孔用注浆管和压裂或抽排用压裂管送入高承压钻孔中设定深度，以及将返浆管送入扩大孔中设定深度，并使注浆管、压裂管和返浆管的管口位于扩大孔的孔口外部；其中，注浆管伸入高承压钻孔的深度小于压裂管伸入高承压钻孔的深度，注浆管里端呈花管状的设有多个注浆孔；压裂管里端呈花管状的设有多个出水孔，且在压裂管位于注浆花管和出水花管之间的部位上形成柔性阻浆段，返浆管里端呈花管状的设有多个返浆孔，返浆管的管口位置高于所述扩大孔的上母线；

c、用聚氨酯在扩大孔的孔口部形成设定长度的封孔段并固结一定时间；

d、由注浆管向高承压钻孔内压力灌注水泥浆，当水泥浆从返浆管的管口流出后停止注浆，顺序关闭返浆管和注浆管上设有的截止阀并固结设定时间。

采用前述技术方案的本方法，通过在高承压钻孔外端形成一扩大孔，并在高承压钻孔和扩大孔内通过灌注水泥浆的方式形成一体结构的两个固化的水泥封孔段，且外封孔段中的水泥段直径大于内封孔段直径，并具有覆盖内封孔段上母线部分的截面。这样，即使在水泥浆固化过程中，内封孔段上母线部位形成收缩缝或空顶，该收缩缝或空顶也会被外封孔段的水泥封孔段部分所阻断，而不能与外界贯通，从而确保封孔效果，达到高承压的目的；水泥封孔一次形成，不需进行两次灌浆，其封孔效率高。同时，返浆管的管口位置高于所述扩大孔的上母线，可有效减少灌浆后收缩缝或空顶的形成几率。本方法形成的封孔结构既可利用压裂管进行压裂和压裂增透后的瓦斯气抽采；也可利用压裂管进行压力灌浆，以用于对松软岩壁的加固。

优选的，在形成所述扩大孔的步骤中，使扩大孔在下母线部位与所述高承压钻孔内切。以提高扩大孔的形成速度，进而提高封孔效率。

优选的，所述扩大孔的深度为1.3～1.8m；所述聚氨酯封孔是用聚氨酯浸透过的棉纱进行封堵，其封堵长度为1m，固结时间为30min。以通过在扩大孔内形成足够的长度的水泥封孔段和足够强度的聚氨酯封孔段；确保封孔过程顺利实施和外封孔段对内封孔段的封堵效果。

优选的，所述柔性阻浆段由捆扎在压裂管上呈马尾状的条形纤维织物构成。利用条形纤维织物构成的马尾状结构，确保柔性阻浆段既能顺向随压裂管顺利进入高承压钻孔内，又能反向阻挡水泥浆，且制作方便、制造成本低。

优选的，所述马尾状的柔性阻浆段里端距扩大孔孔口距离大于15m；所述返浆管的管口位置高于所述扩大孔的上母线30cm。确保内封孔段具有足够的封孔长度，确保可满足高承压要求。

优选的，所述封孔水泥浆所采用水泥为膨胀水泥；所述固结时间是48h。以减小或消除收缩缝，确保内高承压钻孔内封孔段的封孔效果。

进一步优选的，所述水泥浆的水灰质量比为1：2.5。以进一步减小或消除收缩缝，确保内高承压钻孔内封孔段的封孔效果。

为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。

一种近水平高承压钻孔封孔结构，由内封孔段和外封孔段组成，外封孔段上与内封孔段连接的连接段通过与内封孔段同步灌注水泥浆的方式固化形成；内外封孔段分别形成在高承压钻孔和扩大孔内，该扩大孔位于高承压钻孔的孔口部，扩大孔与高承压钻孔之间形成的内台阶具有位于高承压钻孔上母线上方的部分。

采用前述技术方案的本封孔结构，由内封孔段和外封孔段组成，外封孔段上与内封孔段连接的连接段通过与内封孔段同步灌注水泥浆的方式固化形成；其外封孔段中的水泥段直径大于内封孔段直径，并具有覆盖内封孔段上母线部分的截面。即使内封孔段上母线部位形成有收缩缝，该收缩缝也会被外封孔段的水泥封孔段部分所阻断，而不能与外界贯通，从而确保封孔效果，达到高承压的目的。

优选的，所述内封孔段和外封孔段内均封存有注浆管和压裂管的一部分管段，压裂管位于内封孔段前端的管段上呈花管状的设有多个出水孔，压裂管上还设有柔性阻浆段，该柔性阻浆段位于压裂管的花管段与内封孔段之间；所述外封孔段还包括位于连接段外侧的聚氨酯封孔段；所述注浆管和压裂管的管口露出聚氨酯封孔段外部；外封孔段内还封存有L形返浆管的水平段部分，返浆管的竖直段部分露出聚氨酯封孔段外部，且返浆管的管口位置高于所述扩大孔的上母线30cm。以方便一次灌浆形成两个水泥封孔段，确保封孔效率高，封孔效果好。

优选的，所述柔性阻浆段由条形纤维织物呈马尾状的捆扎在压裂管上。以利用条形纤维织物构成的马尾状结构，确保柔性阻浆段既能顺向随压裂管顺利进入高承压钻孔内，又能反向阻挡水泥浆，且制作方便、制造成本低。

本发明的有益效果是，封孔方法操作简单，封孔效率高，封孔效果好，封堵成功率高、封孔成本低。封孔结构可有效消除收缩缝对封孔密封效果的影响，其承压能力高。

附图说明

图1是本发明的封孔结构示意图。

图2是图1的A—A剖视中的部分结构示意图。

以上附图还用于说明本发明的封孔方法。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1，参见图1、图2，一种近水平高承压钻孔封孔方法，包括以下步骤：

a、在高承压钻孔1的孔口形成一深度1.3～1.8m且直径大于该高承压钻孔1的扩大孔2，且该扩大孔2在下母线部位与所述高承压钻孔1内切，以使该扩大孔2与高承压钻孔1之间形成的内台阶具有位于高承压钻孔1上母线上方的部分；

b、将通过抱夹7固定在一起的封孔用注浆管3和压裂或抽排用压裂管4送入高承压钻孔1中设定深度，以及将返浆管5送入扩大孔2中设定深度，并使注浆管3、压裂管4和返浆管5的管口位于扩大孔2的孔口外部；其中，注浆管3伸入高承压钻孔1的深度小于压裂管4伸入高承压钻孔1的深度，注浆管3里端呈花管状的设有多个注浆孔31；压裂管4里端呈花管状的设有多个出水孔41，且在压裂管4位于注浆花管和出水花管之间的部位上形成柔性阻浆段42，该柔性阻浆段42由捆扎在压裂管4上呈马尾状的条形纤维织物构成，压裂管4的外端管口设有快速接头8，以用于压裂或抽排系统形成快速连接；马尾状的柔性阻浆段42里端距扩大孔2孔口距离大于15m；返浆管5里端呈花管状的设有多个返浆孔51，返浆管5的管口位置高于所述扩大孔2的上母线30cm；

c、用聚氨酯在扩大孔2的孔口部形成1m长的封孔段2a并固结30min；

d、由注浆管3向高承压钻孔1内压力灌注由膨胀水泥制成的水泥浆，该水泥浆的水灰质量比为1：2.5；当水泥浆从返浆管5的管口流出后停止注浆，顺序关闭返浆管5和注浆管3上设有的截止阀6并固结48小时。

实施例2，参见图1、图2，一种近水平高承压钻孔封孔结构，由内封孔段和外封孔段组成，外封孔段上与内封孔段连接的连接段通过与内封孔段同步灌注水泥浆的方式固化形成；内外封孔段分别形成在高承压钻孔1和扩大孔2内，该扩大孔2位于高承压钻孔1的孔口部，扩大孔2在下母线部位与所述高承压钻孔1内切，以在扩大孔2与高承压钻孔1之间形成的内台阶具有位于高承压钻孔1上母线上方的部分。

所述内封孔段和外封孔段内均封存有注浆管3和压裂管4的一部分管段，注浆管3和压裂管4通过抱夹7固定在一起，压裂管4位于内封孔段前端的管段上呈花管状的设有多个出水孔41，压裂管4上还设有柔性阻浆段42，该柔性阻浆段42由条形纤维织物呈马尾状的捆扎在压裂管4上，并位于压裂管4的花管段与内封孔段之间；外封孔段还包括位于连接段外侧的1m长度的聚氨酯封孔段2a；注浆管3和压裂管4的管口露出聚氨酯封孔段2a外部，压裂管4的外端管口设有快速接头8；外封孔段内还封存有L形返浆管5的水平段部分，返浆管5的竖直段部分露出聚氨酯封孔段2a外部，且返浆管5的管口位置高于所述扩大孔2的上母线30cm。

其中，水泥浆灌注通过注浆管3上花管状里端设有的多个注浆孔31实现，返浆通过返浆管5水平段上设有的返浆孔51流入返浆管5内，注浆完成后顺序关闭返浆管5和注浆管3管口的截止阀6。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种近水平高承压钻孔封孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在高承压钻孔(1)的孔口形成一设定深度且直径大于该高承压钻孔(1)的扩大孔(2)，并使该扩大孔(2)与高承压钻孔(1)之间形成的内台阶具有位于高承压钻孔(1)上母线上方的部分；

b、将封孔用注浆管(3)和压裂或抽采用压裂管(4)送入高承压钻孔(1)中设定深度，以及将返浆管(5)送入扩大孔(2)中设定深度，并使注浆管(3)、压裂管(4)和返浆管(5)的管口位于扩大孔(2)的孔口外部；其中，注浆管(3)伸入高承压钻孔(1)的深度小于压裂管(4)伸入高承压钻孔(1)的深度，注浆管(3)里端呈花管状的设有多个注浆孔(31)；压裂管(4)里端呈花管状的设有多个出水孔(41)，且在压裂管(4)位于注浆花管和出水花管之间的部位上形成柔性阻浆段(42)，返浆管(5)里端呈花管状的设有多个返浆孔(51)，返浆管(5)的管口位置高于所述扩大孔(2)的上母线；

c、用聚氨酯在扩大孔(2)的孔口部形成设定长度的封孔段(2a)并固结一定时间；

d、由注浆管(3)向高承压钻孔(1)内压力灌注水泥浆，当水泥浆从返浆管(5)的管口流出后，停止注浆并顺序关闭返浆管(5)和注浆管(3)上设有的截止阀(6)，且固结设定时间。

2.根据权利要求1所述的近水平高承压钻孔封孔方法，其特征在于，在形成所述扩大孔(2)的步骤中，使扩大孔(2)在下母线部位与所述高承压钻孔(1)内切。

3.根据权利要求1所述的近水平高承压钻孔封孔方法，其特征在于，所述扩大孔(2)的深度为1.3～1.8m；所述聚氨酯封孔是用聚氨酯浸透过的棉纱进行封堵，其封堵长度为1m，固结时间为30min。

4.根据权利要求1所述的近水平高承压钻孔封孔方法，其特征在于，所述柔性阻浆段(42)由捆扎在压裂管(4)上呈马尾状的条形纤维织物构成。

5.根据权利要求1所述的近水平高承压钻孔封孔方法，其特征在于，所述马尾状的柔性阻浆段(42)里端距扩大孔(2)孔口距离大于15m；所述返浆管(5)的管口位置高于所述扩大孔(2)的上母线30cm。

6.根据权利要求1～5中任意一项权利要求所述的近水平高承压钻孔封孔方法，其特征在于，所述封孔水泥浆所采用水泥为膨胀水泥；所述固结时间是48h。

7.根据权利要求6所述的近水平高承压钻孔封孔方法，其特征在于，所述水泥浆的水灰质量比为1：2.5。

8.一种近水平高承压钻孔封孔结构，其特征在于，由内封孔段和外封孔段组成，外封孔段上与内封孔段连接的连接段通过与内封孔段同步灌注水泥浆的方式固化形成；内外封孔段分别形成在高承压钻孔(1)和扩大孔(2)内，该扩大孔(2)位于高承压钻孔(1)的孔口部，扩大孔(2)与高承压钻孔(1)之间形成的内台阶具有位于高承压钻孔(1)上母线上方的部分。

9.根据权利要求8所述的近水平高承压钻孔封孔结构，其特征在于：所述内封孔段和外封孔段内均封存有注浆管(3)和压裂管(4)的一部分管段，压裂管(4)位于内封孔段前端的管段上呈花管状的设有多个出水孔(41)，压裂管(4)上还设有柔性阻浆段(42)，该柔性阻浆段(42)位于压裂管(4)的花管段与内封孔段之间；所述外封孔段还包括位于连接段外侧的聚氨酯封孔段(2a)；所述注浆管(3)和压裂管(4)的管口露出聚氨酯封孔段(2a)外部；外封孔段内还封存有L形返浆管(5)的水平段部分，返浆管(5)的竖直段部分露出聚氨酯封孔段(2a)外部，且返浆管(5)的管口位置高于所述扩大孔(2)的上母线30cm。

10.根据权利要求9所述的近水平高承压钻孔封孔结构，其特征在于：所述柔性阻浆段(42)由条形纤维织物呈马尾状的捆扎在压裂管(4)上。