CN108678721A - 可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置，包括第一囊袋、第二囊袋、注液管、致裂管和瓦斯抽采管，致裂管和瓦斯抽采管均由左向右依次穿过第一囊袋和第二囊袋，致裂管的右端设置有堵头，致裂管上在第一囊袋和第二囊袋之间设置有单向阀，注液管由左向右穿过第一囊袋后伸入到第二囊袋内部，注液管上开设有分别与第一囊袋和第二囊袋内部连通的透水孔。本发明还公开了一种可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置的施工方法。本发明对钻孔内部的煤体基本全部进行了水力压裂，在水力压裂之后无需拔出，直接进行封孔，增加煤体内裂缝网络，提高煤体透气性，有效应对钻孔塌孔引起的瓦斯抽采管插不到设定位置，提高瓦斯抽采效果和抽采量。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置及其施工方法。
背景技术
我国的煤层瓦斯含量高，而煤层的透气性比较差，而水力压裂可以在煤层内产生裂缝网络，增加煤层的透气性。目前，在多数煤层内的水力致裂完成之后，拔出水力致裂管路后，然后采用瓦斯抽采管进行封孔。但是由于钻孔容易塌孔，瓦斯抽采管路很难再插到指定的钻孔深度，导致煤层透气性增加，但煤层瓦斯抽采效果不佳。因此，寻找一种方便快捷、安全高效的水力压裂和注浆封孔一体化的施工技术成为当务之急。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种对钻孔在长度方向全部进行压裂、避免塌孔、提高瓦斯抽采效果的可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置及其施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置，包括第一囊袋、第二囊袋、注液管、致裂管和瓦斯抽采管，假定钻孔由孔口到孔底的长度方向为由左向右的方向，第一囊袋位于第二囊袋左侧，致裂管和瓦斯抽采管均由左向右依次穿过第一囊袋和第二囊袋，致裂管的右端设置有位于第二囊袋右侧的堵头，致裂管上在第一囊袋和第二囊袋之间设置有单向阀，瓦斯抽采管的右端部在第二囊袋的右侧为花管结构，注液管由左向右穿过第一囊袋后伸入到第二囊袋内部，注液管上开设有分别与第一囊袋和第二囊袋内部连通的透水孔。
注液管上设置有位于第一囊袋左侧的注液阀门。
注液管和致裂管之间、致裂管和瓦斯抽采管之间均通过位于第一囊袋和第二囊袋之间的第一支撑杆连接，致裂管和瓦斯抽采管之间在第二囊袋的右侧通过第二支撑杆连接。
可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置的施工方法，包括以下步骤，
（1）、对煤体进行钻孔作业；
（2）、将第一囊袋、第二囊袋、注液管、致裂管和瓦斯抽采管均沿钻孔的孔口由左向右伸入到钻孔的孔底，直到瓦斯抽采管右端的花管结构接触到孔底后停止；
（3）、开启注液阀门，通过注液管的左端向第一囊袋和第二囊袋内注水，第一囊袋和第二囊袋内部注水后撑开对钻孔进行封堵，再关闭注液阀门，第一囊袋和第二囊袋之间形成密闭的压裂腔；
（4）、通过致裂管的左端注入高压水，由于致裂管的右端设置的堵头将致裂管的右端封堵，高压水通过单向阀进入到压裂腔，对压裂腔的外圆周表面的煤体进行水力压裂作业；
（5）、打开注液阀门，第一囊袋和第二囊袋内排水卸压，第一囊袋和第二囊袋变瘪；向左拉动致裂管使第一囊袋、第二囊袋、注液管、致裂管和瓦斯抽采管均向左移动一段距离，重复步骤（3）和（4）；
（6）、重复步骤（5），直到第一囊袋向左移动到钻孔的孔口处最后一次水力压裂作业完成后，排出第一囊袋和第二囊袋中的水；
（7）、通过注液管的左端向第一囊袋和第二囊袋内注入封孔浆液，封孔浆液充满第一囊袋和第二囊袋后，关闭注液阀门，第一囊袋和第二囊袋将钻孔封堵；
（8）、通过压裂管的左端向第一囊袋和第二囊袋之间形成密闭的压裂腔内注入封孔浆液，直到浆液凝固为止，压裂腔内部形成与钻孔内壁紧密贴合的封孔段。
（9）、瓦斯抽采管的左端联网进行瓦斯抽采作业。
步骤（4）中进行水力压裂作业的水压大于步骤（3）中充入第一囊袋和第二囊袋内用于封孔的水压。
采用上述技术方案，由于本发明在对钻孔进行水力压裂过程中要多次沿钻孔由右向左移，因此特地设置第一支撑杆和第二支撑杆将注液管、致裂管和瓦斯抽采管连接为一体，这样可避免对第一囊袋和第二囊袋产生应力，确保注液管、致裂管、瓦斯抽采管与对第一囊袋、第二囊袋之间的连接处的密封性能。
本发明特地设置注液管和致裂管，因为水力压裂作业的水压大于中充入第一囊袋和第二囊袋内用于封孔的水压，所以注液管可以采用钢管、塑料管或液压胶管，致裂管必须采用耐高压的钢管。这样不仅可提高水力压裂的效果，而且避免第一囊袋和第二囊袋承受水力压裂的高压而被撑破。
综上所述，本发明的结构简单，便于操作，对钻孔内部的煤体基本全部进行了水力压裂，在水力压裂之后无需拔出，直接进行封孔，增加煤体内裂缝网络，提高煤体透气性，有效应对钻孔塌孔引起的瓦斯抽采管插不到设定位置，增强封孔效果，提高瓦斯抽采效果和抽采量。
附图说明
图1是本发明的施工装置的结构示意图；
图2是钻孔内部的煤体被水力压裂后的截面示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置，包括第一囊袋1、第二囊袋2、注液管3、致裂管4和瓦斯抽采管5，假定钻孔6由孔口到孔底的长度方向为由左向右的方向，第一囊袋1位于第二囊袋2左侧，致裂管4和瓦斯抽采管5均由左向右依次穿过第一囊袋1和第二囊袋2，致裂管4的右端设置有位于第二囊袋2右侧的堵头13，致裂管4上在第一囊袋1和第二囊袋2之间设置有单向阀7，瓦斯抽采管5的右端部在第二囊袋2的右侧为花管结构，注液管3由左向右穿过第一囊袋1后伸入到第二囊袋2内部，注液管3上开设有分别与第一囊袋1和第二囊袋2内部连通的透水孔。
注液管3上设置有位于第一囊袋1左侧的注液阀门8。
注液管3和致裂管4之间、致裂管4和瓦斯抽采管5之间均通过位于第一囊袋1和第二囊袋2之间的第一支撑杆9连接，致裂管4和瓦斯抽采管5之间在第二囊袋2的右侧通过第二支撑杆10连接。
可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置的施工方法，包括以下步骤，
（1）、对煤体11进行钻孔6作业；
（2）、将第一囊袋1、第二囊袋2、注液管3、致裂管4和瓦斯抽采管5均沿钻孔6的孔口由左向右伸入到钻孔6的孔底，直到瓦斯抽采管5右端的花管结构接触到孔底后停止；
（3）、开启注液阀门8，通过注液管3的左端向第一囊袋1和第二囊袋2内注水，第一囊袋1和第二囊袋2内部注水后撑开对钻孔6进行封堵，再关闭注液阀门8，第一囊袋1和第二囊袋2之间形成密闭的压裂腔；
（4）、通过致裂管4的左端注入高压水，由于致裂管4的右端设置的堵头13将致裂管4的右端封堵，高压水通过单向阀7进入到压裂腔，对压裂腔的外圆周表面的煤体11进行水力压裂作业；
（5）、打开注液阀门8，第一囊袋1和第二囊袋2内排水卸压，第一囊袋1和第二囊袋2变瘪；向左拉动致裂管4使第一囊袋1、第二囊袋2、注液管3、致裂管4和瓦斯抽采管5均向左移动一段距离，重复步骤（3）和（4）；
（6）、重复步骤（5），直到第一囊袋1向左移动到钻孔6的孔口处最后一次水力压裂作业完成后，排出第一囊袋1和第二囊袋2中的水；如图2所示，水力压裂效果，钻孔6外壁的煤体11内部产生裂缝12，裂缝12沿钻孔6的长度方向均匀间隔布置。
（7）、通过注液管3的左端向第一囊袋1和第二囊袋2内注入封孔浆液，封孔浆液充满第一囊袋1和第二囊袋2后，关闭注液阀门8，第一囊袋1和第二囊袋2将钻孔6封堵；
（8）、通过压裂管的左端向第一囊袋1和第二囊袋2之间形成密闭的压裂腔内注入封孔浆液，直到浆液凝固为止，压裂腔内部形成与钻孔6内壁紧密贴合的封孔段。
（9）、瓦斯抽采管5的左端联网进行瓦斯抽采作业。
步骤（4）中进行水力压裂作业的水压大于步骤（3）中充入第一囊袋1和第二囊袋2内用于封孔的水压。
由于本发明在对钻孔6进行水力压裂过程中要多次沿钻孔6由右向左移，因此特地设置第一支撑杆9和第二支撑杆10将注液管3、致裂管4和瓦斯抽采管5连接为一体，这样可避免对第一囊袋1和第二囊袋2产生应力，确保注液管3、致裂管4、瓦斯抽采管5与对第一囊袋1、第二囊袋2之间的连接处的密封性能。
本发明特地设置注液管3和致裂管4，因为水力压裂作业的水压大于中充入第一囊袋1和第二囊袋2内用于封孔的水压，所以注液管3可以采用钢管或塑料管，致裂管4必须采用耐高压的钢管。这样不仅可提高水力压裂的效果，而且避免第一囊袋1和第二囊袋2承受水力压裂的高压而被撑破。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置，其特征在于：包括第一囊袋、第二囊袋、注液管、致裂管和瓦斯抽采管，假定钻孔由孔口到孔底的长度方向为由左向右的方向，第一囊袋位于第二囊袋左侧，致裂管和瓦斯抽采管均由左向右依次穿过第一囊袋和第二囊袋，致裂管的右端设置有位于第二囊袋右侧的堵头，致裂管上在第一囊袋和第二囊袋之间设置有单向阀，瓦斯抽采管的右端部在第二囊袋的右侧为花管结构，注液管由左向右穿过第一囊袋后伸入到第二囊袋内部，注液管上开设有分别与第一囊袋和第二囊袋内部连通的透水孔。
2.根据权利要求1所述的可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置，其特征在于：注液管上设置有位于第一囊袋左侧的注液阀门。
3.根据权利要求2所述的可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置，其特征在于：注液管和致裂管之间、致裂管和瓦斯抽采管之间均通过位于第一囊袋和第二囊袋之间的第一支撑杆连接，致裂管和瓦斯抽采管之间在第二囊袋的右侧通过第二支撑杆连接。
4.采用如权利要求3所述的可移动式水力压裂和注浆封孔一体化装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）、对煤体进行钻孔作业；
（2）、将第一囊袋、第二囊袋、注液管、致裂管和瓦斯抽采管均沿钻孔的孔口由左向右伸入到钻孔的孔底，直到瓦斯抽采管右端的花管结构接触到孔底后停止；
（3）、开启注液阀门，通过注液管的左端向第一囊袋和第二囊袋内注水，第一囊袋和第二囊袋内部注水后撑开对钻孔进行封堵，再关闭注液阀门，第一囊袋和第二囊袋之间形成密闭的压裂腔；
（4）、通过致裂管的左端注入高压水，由于致裂管的右端设置的堵头将致裂管的右端封堵，高压水通过单向阀进入到压裂腔，对压裂腔的外圆周表面的煤体进行水力压裂作业；
（5）、打开注液阀门，第一囊袋和第二囊袋内排水卸压，第一囊袋和第二囊袋变瘪；向左拉动致裂管使第一囊袋、第二囊袋、注液管、致裂管和瓦斯抽采管均向左移动一段距离，重复步骤（3）和（4）；
（6）、重复步骤（5），直到第一囊袋向左移动到钻孔的孔口处最后一次水力压裂作业完成后，排出第一囊袋和第二囊袋中的水；
（7）、通过注液管的左端向第一囊袋和第二囊袋内注入封孔浆液，封孔浆液充满第一囊袋和第二囊袋后，关闭注液阀门，第一囊袋和第二囊袋将钻孔封堵；
（8）、通过压裂管的左端向第一囊袋和第二囊袋之间形成密闭的压裂腔内注入封孔浆液，直到浆液凝固为止，压裂腔内部形成与钻孔内壁紧密贴合的封孔段;
（9）、瓦斯抽采管的左端联网进行瓦斯抽采作业。
5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于：步骤（4）中进行水力压裂作业的水压大于步骤（3）中充入第一囊袋和第二囊袋内用于封孔的水压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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