CN212642692U - 煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，包括高压管柱和高压软管；高压管柱依次装设有截流阀、第一基座开关、第一胶囊分隔器、第二基座开关、第二胶囊分隔器、锚固器及孔口安全阀门，孔口安全阀门通过高压软管连接有压裂泵；第一基座开关和第二基座开关具有定向喷嘴；孔口安全阀门包括第一阀门和第二阀门，分段压裂释球器装设于高压管柱上且位于第一阀门与第二阀门之间；由此，本实用新型实现了段间有效分隔，达到快速稳定的封孔效果，提高封孔施工效率，装置可重复利用，降低了施工成本，还能连续逐段压裂，实现对碎软煤层远距离区域增透，增加了瓦斯抽采影响范围，提高煤层瓦斯预抽率和抽采量，改善瓦斯抽采效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿井下瓦斯抽采的技术领域，尤其涉及一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置。
背景技术
煤矿瓦斯是指煤和围岩中逸出的甲烷气体。瓦斯是煤矿生产中的有害因素，它不仅污染空气，而且当空气中瓦斯含量为5％～16％时，遇火会引起爆炸，造成事故。
由于煤层渗透率普遍较低，致使中国煤矿企业采用常规的瓦斯抽采方法要在有限的时间内达到抽采指标非常困难，企业对抽采效率的提高有着迫切的需要。
水力压裂技术已经在国内井工煤矿进行了试验和应用，取得了很好的效果。目前普遍采用底板穿层短钻孔对煤层进行压裂，其增透范围小，在一定的预抽区域内要布置大量的压裂钻孔，施工周期长、施工范围极其有限，装备不能重复利用，综合成本高。
为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，以克服上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其结构简单，操作方便，能够远距离实施区域煤层增透，经济成本低，适用更为广泛可靠。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，包括至少局部伸入定向长钻孔4内的高压管柱11 和位于长钻孔4外的高压软管12，其特征在于：
所述高压管柱11的始端至末端依次装设有截流阀21、第一基座开关22、第一胶囊分隔器23、第二基座开关24、第二胶囊分隔器25、锚固器31及孔口安全阀门，所述孔口安全阀门通过高压软管12连接压裂泵33；
所述孔口安全阀门包括第一阀门351和第二阀门352，一分段压裂释球器装设于高压管柱11上且位于第一阀门351与第二阀门352 之间。
其中：所述高压管柱11在孔口安全阀门与锚固器31之间装设有压力表A32。
其中：所述第一基座开关22和第二基座开关24具有至少一个定向喷嘴26。
其中：所述分段压裂释球器包括释球器本体341以及装设于释球器本体341上的泄压阀343、压力表B344。
其中：所述释球器本体341上具有投球口345从而多个直径不同的节流球342通过投球口345投入释球器本体341内并在压力作用下向高压管柱11前端移动。
其中：所述第一胶囊分隔器23和第二胶囊分隔器25均为膨胀式分隔器。
其中：所述高压管柱11在第一胶囊分隔器23、第二胶囊分隔器 25内具有分别向第一胶囊分隔器23、第二胶囊分隔器25注液的注液孔。
其中：所述第一基座开关22和第二基座开关24为启动压力为 18MPa-20Mpa的基座开关。
其中：所述截流阀21前端装设有导向器27。
通过上述内容可知，本实用新型的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置具有如下效果：
1、能较快的将煤岩层井下定向长钻孔分隔为若干段，利用孔口安全阀门和分段压裂释球器，向分段压裂释球器内依次投入不同直径的节流球，实现煤岩长钻孔连续有效逐段压裂，达到快速稳定的封孔效果，提高封孔施工效率。
2、还能连续逐段压裂，实现对碎软煤层远距离区域增透，增加了瓦斯抽采影响范围，从而提高煤层瓦斯预抽率和抽采量，改善瓦斯抽采效果。
本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本实用新型的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置的结构示意图。
附图标记：
11-高压管柱；12-高压软管；21-截流阀；22-第一基座开关；23- 第一胶囊分隔器；24-第二基座开关；25-第二胶囊分隔器；26-定向喷嘴；27-导向器；31-锚固器；32-压力表A；33-压裂泵；341-释球器本体；342-节流球；343-泄压阀；344-压力表B；345-投球口；351-第一阀门；352-第二阀门；4、定向长钻孔。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
参见图1，显示了本实用新型的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置。
所述煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置可包括高压管柱11、高压软管12、截流阀21、第一基座开关22、第一胶囊分隔器23、第二基座开关24、第二胶囊分隔器25、锚固器31、孔口安全阀门、分段压裂释球器、压力表A32及压裂泵33。
其中，所述高压管柱11至少部分的伸入定向长钻孔4内，高压软管12位于定向长钻孔4外，在本实施例中，所述高压管柱11设在定向长钻孔4外的长度控制在1m以内，以减少水力压裂装置占用的空间。
其中，所述高压管柱11的始端至末端依次装设有截流阀21、第一基座开关22、第一胶囊分隔器23、第二基座开关24、第二胶囊分隔器25、锚固器31及孔口安全阀门，所述孔口安全阀门通过高压软管12连接至压裂泵33；所述第一基座开关22和第二基座开关24具有至少一个定向喷嘴26；所述孔口安全阀门包括第一阀门351和第二阀门352，所述分段压裂释球器装设于高压管柱11上且位于第一阀门351与第二阀门352之间；所述高压管柱11在孔口安全阀门与锚固器31之间装设有压力表A32。
在本实施例中，所述分段压裂释球器包括释球器本体341以及装设于释球器本体341上的泄压阀343和压力表B344，所述释球器本体341上具有投球口345，从而能将多个直径不同的节流球通过投球口345投入释球器本体341内并在压力作用下向高压管柱11前端移动。
在本实施例中，所述第一胶囊分隔器23和第二胶囊分隔器25 均为膨胀式分隔器。
在本实施例中，所述高压管柱11在第一胶囊分隔器23和第二胶囊分隔器25内具有分别向第一胶囊分隔器23和第二胶囊分隔器25 注液的注液孔(图中未示出)。
在本实施例中，所述第一基座开关22和第二基座开关24为启动压力18MPa-20MPa的基座开关。
在本实施例中，所述截流阀21前端装设有导向器27。
其中，本实用新型的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置的具体使用方法如下所述：
S10、洗孔：煤岩梳状长钻孔4施工完毕后，用清水或冲洗液在孔内循环，将孔内岩屑、煤等杂质清洗干净；
S20、封孔：根据煤岩定向长钻孔4施工实际轨迹和地质资料，确定第一胶囊分隔器23、第二胶囊分隔器25、第一基座开关22、第二基座开关24的位置，利用钻机将分段水力压裂装置送至设计位置，并在孔口安装孔口安全阀门及分段压裂释球器，将第二阀门352与压裂泵33连通，通过压裂泵33注水憋压至5-8MPa，使第一胶囊分隔器23和第二胶囊分隔器25膨胀坐封；通过压力表A32检测孔内压力保持情况，确保封孔完好；
S30、分段注水压裂：按照压裂施工设计的泵注程序，通过压裂泵33注水，高压管柱11内憋压至18-20MPa，第一基座开关22在压力差的作用下压裂通道打开，进行定向长钻孔4的第一段压裂施工；第一段压裂达到设计要求后，关闭孔口安全阀门，观察分段释球装置上的压力表A32读数，缓慢打开泄压阀343，待压力降为零后，打开投球口345，投入节流球342，关闭投球口345，通过压裂泵33注水，节流球342到达第二基座开关24开关球座，高压管柱11内憋压至 18-20MPa，压裂通道打开，同时节流球堵塞第一段通道，进行钻孔第二段压裂施工；重复上述操作，逐级释球进行后续层段压裂；
S40、保压及排水：分段压裂结束后，采取保压措施，关闭孔口安全阀门，观察压力表B344变化；待孔内压力降至煤层瓦斯压力后，将孔口安全阀门与汽水分离器连接，汽水分离器与瓦斯抽放管路连接，然后打开安全阀门进行定量排水作业，控制排量在0.2-0.3m3/h。
排水结束后，拖动高压管柱10cm，让外面胶囊分隔器解封，重复上述操作，将孔内胶囊分隔器全部解封。提出装置，进行维护，可重复利用。
由此，本发明的优点在于：
1、能较快的将煤岩层井下定向长钻孔分隔为若干段，利用孔口安全阀门和分段压裂释球器，向分段压裂释球器内依次投入不同直径的节流球，实现煤岩长钻孔连续有效逐段压裂，达到快速稳定的封孔效果，提高封孔施工效率。
2、还能连续逐段压裂，实现对碎软煤层远距离区域增透，增加了瓦斯抽采影响范围，从而提高煤层瓦斯预抽率和抽采量，改善瓦斯抽采效果。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (9)
1.一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，包括至少局部伸入定向长钻孔(4)内的高压管柱(11)和位于长钻孔(4)外的高压软管(12)，其特征在于：
所述高压管柱(11)的始端至末端依次装设有截流阀(21)、第一基座开关(22)、第一胶囊分隔器(23)、第二基座开关(24)、第二胶囊分隔器(25)、锚固器(31)及孔口安全阀门，所述孔口安全阀门通过高压软管(12)连接压裂泵(33)；
所述孔口安全阀门包括第一阀门(351)和第二阀门(352)，一分段压裂释球器装设于高压管柱(11)上且位于第一阀门(351)与第二阀门(352)之间。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述高压管柱(11)在孔口安全阀门与锚固器(31)之间装设有压力表A(32)。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述第一基座开关(22)和第二基座开关(24)具有至少一个定向喷嘴(26)。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述分段压裂释球器包括释球器本体(341)以及装设于释球器本体(341)上的泄压阀(343)、压力表B(344)。
5.根据权利要求4所述的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述释球器本体(341)上具有投球口(345)从而多个直径不同的节流球(342)通过投球口(345)投入释球器本体(341) 内并在压力作用下向高压管柱(11)前端移动。
6.根据权利要求1所述的煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述第一胶囊分隔器(23)和第二胶囊分隔器(25)均为膨胀式分隔器。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述高压管柱(11)在第一胶囊分隔器(23)、第二胶囊分隔器(25)内具有分别向第一胶囊分隔器(23)、第二胶囊分隔器(25)注液的注液孔。
8.根据权利要求1所述的一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述第一基座开关(22)和第二基座开关(24)为启动压力为18MPa-20Mpa的基座开关。
9.根据权利要求1所述的一种煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂装置，其特征在于：所述截流阀(21)前端装设有导向器(27)。
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