CN106223920A - 一种多煤层滑套隔离分层压裂装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多煤层滑套隔离分层压裂装置和方法，压裂装置包括设置于裸孔内并过多个煤层的套管，套管上形成有多个分别与多个煤层位置对应的花管段；花管前后两侧套装有囊袋，囊袋用于套管与煤层两侧的岩层形成囊袋式固井结构，相邻囊袋之间通过连通管连通，多个囊袋中的一个通过注浆管与注浆系统连接；套管内可移动的设有与花管段相同的多个用于对花管段的花管孔形成封堵滑套，滑套前后两端分别连接有牵引拉索和后拽拉索，牵引拉索穿过滑套前端的换向构件返回管口外部。压裂方法基于前述装置进行分层压裂。本发明的有益效果是，压裂装置结构简单、封孔效果好、制造成本低；压裂方法操作性强、效率高、煤层增透效果好。

Description

一种多煤层滑套隔离分层压裂装置及方法

技术领域

本发明涉及一种煤层瓦斯气抽采前的水力压裂增透技术，特别是一种多煤层滑套隔离分层压裂装置及方法。

背景技术

煤层瓦斯是一种洁净能源，但对煤矿生产而言更是一种灾害源。我国的煤炭赋存地质条件复杂，主要依靠地下开采，随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量逐渐增加，煤层瓦斯压力增大，突出的危险性增高，防突难度越来越大。现有采煤工作面瓦斯抽采是分别通过运输巷和回风巷内在本煤层中打顺层钻孔进行抽采，对于透气性较差的煤层通常还需在进行水力压裂增透后再行抽采，现有方法多适用于单煤层的压裂增透。目前虽然有一些用于多煤层的增透方法，但不是存在操作方法复杂，就是存在封孔装置或封孔结构复杂的不足，其封孔和压裂时间长，煤层增透成本高。为此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的第一目的是针对现有技术的不足，提供一种多煤层滑套隔离分层压裂装置，该装置结构简单，封孔和压裂操作方便，封孔效率高、效果好，煤层增透成本低。本发明的第二目的是提供一种多煤层滑套隔离分层压裂方法，该方法基于前述装置进行，其操作性强、效率高、煤层增透效果好。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种多煤层滑套隔离分层压裂装置，包括设置于裸孔内的套管，裸孔和套管均穿过多个煤层，所述套管上形成有多个分别与多个煤层位置对应的花管段；套管上套装有多个囊袋，囊袋用于套管与煤层两侧的岩层形成囊袋式固井结构，相邻囊袋之间通过连通管连通，多个囊袋中的一个通过注浆管与注浆系统连接；所述套管内可移动的设有与花管段相同的多个滑套，滑套前后两端分别连接有牵引拉索和后拽拉索，牵引拉索穿过滑套前端的换向构件返回，牵引拉索和后拽拉索的自由端位于套管的管口外部；所述套管的花管段前端设有限位结构，滑套由该限位结构限制在终点位置时，滑套由周壁对相应花管段的花管孔形成封堵。

采用前述技术方案的本发明，通过套管和多个囊袋形成多段的囊袋式固井结构，以使压裂水管外的各煤层之间的流道被阻断，为逐个进行的煤层压裂创造条件；同时，利用可移动滑套对套管上的其它花管段形成封堵，仅保留待压裂煤层的花管孔畅通的方式，对煤层逐个进行水力压裂，从而以此完成多煤层的分层压裂。其固井结构简单，固井成本低，效率高；且滑套封孔结构简单，煤层压裂成本低。

优选的，所述限位结构由滑套与套管之间的锥度配合结构形成，该锥度配合结构形成在所述花管段。以通过套管上的内锥面限制滑套单向移动位置，并通过锥度配合形成滑套与花管段内壁形成紧密连接，从而对花管孔形成严密封堵。其中，套管可制作成由内向外逐渐增大的结构，以适应与多个滑套的安设；当然套管也可采用逐段组焊在一起的方式形成，在设置滑套后，依次组焊。

优选的，所述限位结构由滑套前端与套管内台阶相抵接形成。以通过台阶对滑套形成单向移动限位，其结构简单，加工方便，套管也可采用逐段组焊在一起的方式形成，在设置滑套后，依次组焊。

优选的，所述滑套外周壁上形成有光滑覆膜层。以减少滑套与套管内壁之间的磨损，延长使用寿命，并确保对花管孔封堵的可靠性。

优选的，所述多个滑套的牵引拉索均通过同一换向构件返回，且该换向构件为圆环形结构。以简化结构，降低压裂装置制造及增透成本。

为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。

一种多煤层滑套隔离分层压裂方法，应用前述技术方案所述的多煤层滑套隔离分层压裂装置进行，包括通过岩层和煤层形成穿过多个煤层的裸孔，该方法还包括以下步骤，

第一步，将具有多个花管段的套管置入裸孔内，并使花管段位于对应的目标煤层中；

第二步，通过灌浆方式向多个囊袋内依次灌浆，以使套管与多个岩层之间形成多段囊袋式固井结构，直至囊袋内浆料固化；

第三步，确定压裂的目标煤层，操作牵引拉索和/或后拽拉索移动滑套，以使目标压煤层以外的其它煤层对应的滑套对相应花管段的花管孔形成封堵；

第四步，按水力压裂要求将套管与压裂泵组连接后，开启压裂泵组，并通过对应的花管段的花管孔对目标压煤层进行水力压裂，并在压裂完成后卸压；

第五步，重复第三步和第四步，直至所有煤层全部压裂。

采用前述技术方案的本发明，利用套管和多个囊袋形成多段的囊袋式固井结构，使压裂水管外的各煤层之间的流道被阻断；利用可移动滑套对套管上的其它花管段形成封堵，仅保留待压裂煤层的花管孔畅通的方式，对煤层逐个进行水力压裂，从而以此完成多煤层的分层压裂。其固井方法简单，固井成本低，效率高；且滑套封孔结构简单，煤层压裂成本低。

优选的，所述向囊袋内注浆由远端向近端的顺序进行。以形成由远向近的注浆顺序，缩短各囊袋段的浆料固化完成的时间差，提高固井效率。

本发明与现有技术相比的有益效果是，压裂装置结构简单、封孔效果好、制造成本低；压裂方法操作性强、效率高、煤层增透效果好。

附图说明

图1是本发明中实施例1的多煤层滑套隔离分层压裂装置的结构示意图。

图2是本发明中实施例1的多煤层滑套隔离分层压裂的部分结构示意图。

图3是本发明中实施例2的多煤层滑套隔离分层压裂的部分结构示意图。

以上附图还用于说明多煤层滑套隔离分层压裂方法。

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范围之中。

实施例1，参见图1、图2，一种多煤层滑套隔离分层压裂装置，包括设置于裸孔1内的套管2，裸孔1和套管2均穿过多个煤层3，套管2上形成有多个分别与多个煤层3位置对应的花管段2a；套管2上套装有多个囊袋4，囊袋4用于套管2与煤层3两侧的岩层5形成囊袋式固井结构，相邻囊袋4之间通过连通管6连通，多个囊袋4中的一个通过注浆管10与注浆系统连接；所述套管2内可移动的设有与花管段2a相同的多个滑套7，滑套7外周壁上形成有光滑覆膜层，滑套7前后两端分别连接有牵引拉索8和后拽拉索9，牵引拉索8穿过滑套7前端的换向构件12返回，多个滑套7的牵引拉索8均通过同一换向构件12返回，且该换向构件12为圆环形结构；牵引拉索8和后拽拉索9的自由端位于套管2的管口外部；所述套管2的花管段2a前端设有限位结构，滑套7由该限位结构限制在终点位置时，滑套7由周壁对相应花管段2a的花管孔形成封堵。

其中，限位结构由滑套7与套管2之间的锥度配合结构形成。

实施例2，参见图3，所述限位结构由滑套7前端与套管2内台阶相抵接形成。

实施例3，参见图1、图2、图3，一种多煤层滑套隔离分层压裂方法，应用实施例1或2所述的多煤层滑套隔离分层压裂装置进行，包括通过岩层5和煤层3形成穿过多个煤层3的裸孔1，该方法还包括以下步骤，

第一步，将具有多个花管段2a的套管2置入裸孔1内，并使花管段2a位于对应的目标煤层3中；

第二步，通过灌浆方式和灌浆管10，按由位于裸孔1远端的囊袋4向近端的囊袋4的顺序，向多个囊袋4内依次灌浆，以使套管2与多个岩层5之间形成多段囊袋式固井结构，直至囊袋4内浆料固化；

第三步，确定压裂的目标煤层3，操作牵引拉索8和/或后拽拉索9移动滑套7，以使目标压煤层3以外的其它煤层3对应的滑套7对相应花管段2a的花管孔形成封堵；

第四步，按水力压裂要求将套管2与压裂泵组连接后，开启压裂泵组，并通过对应的花管段2a的花管孔对目标压煤层3进行水力压裂，并在压裂完成后卸压；

第五步，重复第三步和第四步，直至所有煤层3全部压裂。

以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。

Claims (7)

1.一种多煤层滑套隔离分层压裂装置，包括设置于裸孔(1)内的套管(2)，裸孔(1)和套管(2)均穿过多个煤层(3)，其特征在于，所述套管(2)上形成有多个分别与多个煤层(3)位置对应的花管段(2a)；套管(2)上套装有多个囊袋(4)，囊袋(4)用于套管(2)与煤层(3)两侧的岩层(5)形成囊袋式固井结构，相邻囊袋(4)之间通过连通管(6)连通，多个囊袋(4)中的一个通过注浆管(10)与注浆系统连接；所述套管(2)内可移动的设有与花管段(2a)相同的多个滑套(7)，滑套(7)前后两端分别连接有牵引拉索(8)和后拽拉索(9)，牵引拉索(8)穿过滑套(7)前端的换向构件(12)返回，牵引拉索(8)和后拽拉索(9)的自由端位于套管(2)的管口外部；所述套管(2)的花管段(2a)前端设有限位结构，滑套(7)由该限位结构限制在终点位置时，滑套(7)由周壁对相应花管段(2a)的花管孔形成封堵。

2.根据权利要求1所述的多煤层滑套隔离分层压裂装置，其特征在于，所述限位结构由滑套(7)与套管(2)之间的锥度配合结构形成。

3.根据权利要求1所述的多煤层滑套隔离分层压裂装置，其特征在于，所述限位结构由滑套(7)前端与套管(2)内台阶相抵接形成。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的多煤层滑套隔离分层压裂装置，其特征在于，所述滑套(7)外周壁上形成有光滑覆膜层。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的多煤层滑套隔离分层压裂装置，其特征在于，所述多个滑套(7)的牵引拉索(8)均通过同一换向构件(12)返回，且该换向构件(12)为圆环形结构。

6.一种多煤层滑套隔离分层压裂方法，应用权利要求1～5中任意一项所述的多煤层滑套隔离分层压裂装置进行，包括通过岩层(5)和煤层(3)形成穿过多个煤层(3)的裸孔(1)，其特征在于，该方法还包括以下步骤，

第一步，将具有多个花管段(2a)的套管(2)置入裸孔(1)内，并使花管段(2a)位于对应的目标煤层(3)中；

第二步，通过灌浆方式向多个囊袋(4)内依次灌浆，以使套管(2)与多个岩层(5)之间形成多段囊袋式固井结构，直至囊袋(4)内浆料固化；

第三步，确定压裂的目标煤层(3)，操作牵引拉索(8)和/或后拽拉索(9)移动滑套(7)，以使目标压煤层(3)以外的其它煤层(3)对应的滑套(7)对相应花管段(2a)的花管孔形成封堵；

第四步，按水力压裂要求将套管(2)与压裂泵组连接后，开启压裂泵组，并通过对应的花管段(2a)的花管孔对目标压煤层(3)进行水力压裂，并在压裂完成后卸压；

第五步，重复第三步和第四步，直至所有煤层(3)全部压裂。

7.根据权利要求6所述的多煤层滑套隔离分层压裂方法，其特征在于，所述向囊袋(4)内注浆由远端向近端的顺序进行。