CN205047207U - 一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置 - Google Patents

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张鹏伟
侯玉亭
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Abstract

本实用新型公开了一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,包括连续油管上依次设置的孔口锚固器、第一封隔胶囊、喷头、第二封隔胶囊、丝堵等;连续油管外接压裂泵,第一封隔胶囊上设置有注水钢管,注水钢管通过高压软管与钻孔外的注水泵连接,第一封隔胶囊与第二封隔胶囊之间通过导水钢管连通。相比传统的井下钻孔分段水力压裂装置,本实用新型依靠单独的供液通道提供封孔动力,封隔器坐封压力大,封孔效果好,操作简便。

Description

一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置
技术领域
本实用新型涉及一种煤矿钻孔分段水力压裂装置,具体涉及一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置。
背景技术
伴随煤炭开采过程中产生的大量瓦斯对于煤矿的安全生产构成了重大的威胁。一直以来,煤炭生产技术人员都在致力于减少煤炭开采过程中的瓦斯涌出工作。采前预抽煤层瓦斯是我国目前治理瓦斯问题的一项重要手段。然而,我国煤层透气性系数普遍较低,一般的采前预抽很难达到理想的抽采效果。
目前,瓦斯抽采之前对煤层进行水力压裂作为一种有效的煤层增透技术在较多地方逐步得到大规模应用。但是,现行的水力压裂一般是对钻孔只进行一次全钻孔压裂,高压水很容易在钻孔内煤层薄弱地方开启大量裂缝,甚至沿着一条主裂缝与其他临近钻孔沟通而对其他不易压裂的地方的增透效果并不理想,这使得钻孔局部位置的煤层透气性系数并没有得到较大程度的提高,降低了单孔的压裂效率,如果后期瓦斯抽采不充分,在煤炭开采过程中很容易出现局部瓦斯涌出过量的现象,这种増透效果的不均衡性严重制约着水力压裂技术的应用普及。
此外,目前水力压裂的封隔器封孔一般为借助连续油管内高压水提供坐封动力,通过连续油管内的高压水进入封隔胶囊内憋起高压使胶囊膨胀与钻孔壁密切接触达到坐封的目的。分析封隔胶囊的有效封孔条件可知:一是钻孔壁对封孔器的摩擦力需大于钻孔内高压水对封孔器的推力,维持封孔器不被高压水推出;二是封孔器内的水体压力克服胶囊自身膨胀后作用在钻孔壁上的有效压力需大于水力压裂的最大注水压力,保证高压水不会从封孔器与钻孔壁之间的间隙挤出。这就要求封隔胶囊内的水体压力要高于连续油管内的高压水压力,以保证良好的封孔质量,而现行的水力压裂封隔器最大坐封压力与压裂煤层的注水压力均采用的同一供液系统提供,且难以达到上述要求,这也是现行的水力封隔器容易封孔失效的原因之一。因此,开发一种高坐封压力,封孔严密、效果好的封隔器成为影响水力压裂效果重要因素。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术中的不足,提供一种结构简单、封孔效果好、坐封与压裂采用两个独立供液通道的分段水力压裂装置。
本实用新型采用的技术方案是:一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,包括连续油管上依次设置的孔口锚固器、第一封隔胶囊、喷头、第二封隔胶囊等;连续油管外接压裂泵,末端设置有丝堵,第一封隔胶囊上设置有注水钢管,注水钢管通过高压软管与钻孔外的注水泵连接,第一封隔胶囊与第二封隔胶囊之间通过导水钢管连通。
所述的连续油管依次穿过第一封隔胶囊、第二封隔胶囊的内部。
所述的注水钢管和导水钢管与连续油管轴向平行。
所述的第一封隔胶囊、第二封隔胶囊与连续油管、注水钢管和导水钢管之间由高压管箍及防突垫圈固定连接。
所述的高压软管上设置有压力表。
所述的喷头上设有一组对称分布的出水孔,喷头与连续油管间为丝扣连接。
1.与传统的单孔只进行一次水力压裂的全钻孔压裂模式相比,本发明采用两个封隔器串联的方式,每次只对封隔器之间的密封单元进行水力压裂,由于压裂长度缩短,每次提供较小的注水压力即可获得好的压裂效果,大大减小了井下压裂设备的体积,使煤层开启的裂缝更加均匀,更好的适应了井下作业空间有限的特点。
2.封隔器坐封与煤层水力压裂采用两个独立的供液通道,可以保证封隔器坐封时能够提供较大的最大坐封压力,克服了现有水力封隔器的有效坐封压力难以高于压裂时的最大注水压力的缺点,使封孔更加严密,效果更好。
附图说明
图1为本发明压裂前的结构示意图。
图2为本发明压裂后的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,包括连续油管(1)上依次设置的孔口锚固器(14)、第一封隔胶囊(2)、喷头(3)、第二封隔胶囊(4)等;连续油管(1)外接压裂泵(13),末端设置有丝堵(15),第一封隔胶囊(2)上设置有注水钢管(5),注水钢管(5)通过高压软管(6)与钻孔(13)外的注水泵(7)连接,第一封隔胶囊(2)与第二封隔胶囊(4)之间通过导水钢管(9)连通。
特别的,连续油管(1)依次穿过第一封隔胶囊(2)、第二封隔胶囊(4)的内部。
特别的,注水钢管(5)和导水钢管(9)与连续油管(1)的轴向平行。
特别的,第一封隔胶囊(2)、第二封隔胶囊(4)与连续油管(1)、注水钢管(5)和导水钢管(9)之间由高压管箍(10)及防突垫圈固定连接。
特别的,高压软管(6)上设置有压力表(8)。
特别的,喷头(3)上设有一组对称分布的出水孔(12),喷头(3)与连续油管(1)间为丝扣(11)连接。
如图2所示,本发明工作时与其他井下钻孔水力压裂装置配合使用,首先,将压裂管柱下入钻孔(16)预定位置后,开启与高压软管(6)相连接的注水泵(7),高压水通过注水钢管(5)进入第一封隔胶囊(2),与此同时,第一封隔胶囊(2)内的高压水会通过导水钢管(9)进入第二封隔胶囊(4),高压水在封隔胶囊内憋起的高压使胶囊膨胀与钻孔壁紧密接触,观察高压软管(6)上的压力表(8)示数,当达到封隔器设计的最大坐封压力后,使注水泵(7)保压。然后开启水力压裂的压裂泵(13),随着压力的升高,连续油管(1)内的高压水通过喷头(3)上的出水孔(12)进入到封隔胶囊形成的封闭空间内,随着注液压力的不断增大,高压水压裂煤层,在煤层中开启、扩展新生裂隙,沟通、延伸次生裂缝。完成压裂后关闭注水泵(7)及压裂泵(13),使封隔胶囊解封,将压裂管柱外提一个压裂单元的距离后,重复上述步骤直至完成整个钻孔的压裂工作。

Claims (6)

1.一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,其特征在于:包括连续油管上依次设置的孔口锚固器、第一封隔胶囊、喷头、第二封隔胶囊等;连续油管外接压裂泵,末端设置有丝堵,第一封隔胶囊上设置有注水钢管,注水钢管通过高压软管与钻孔外的注水泵连接,第一封隔胶囊与第二封隔胶囊之间通过导水钢管连通。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,其特征在于:所述的连续油管依次穿过第一封隔胶囊、第二封隔胶囊的内部。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,其特征在于:所述的注水钢管和导水钢管与连续油管轴向平行。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,其特征在于:所述的第一封隔胶囊、第二封隔胶囊与连续油管、注水钢管和导水钢管之间由高压管箍及防突垫圈固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,其特征在于:所述的高压软管上设置有压力表。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下双通道分段水力压裂装置,其特征在于:所述的喷头上设有一组对称分布的出水孔,喷头与连续油管间为丝扣连接。
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