CN214365991U - 封孔压裂一体化装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种封孔压裂一体化装置，包括注水管、前置胶囊、后置胶囊和四通管；前置胶囊和后置胶囊连通，二者间隔包覆在注水管外；四通管包括入水管和与入水管连通的第一阀门、第二阀门和第三阀门，第一阀门连接注水管，第二阀门连接前置胶囊和后置胶囊，第三阀门作为泄压阀门。本申请中注水管与前置胶囊和后置胶囊通过四通管连接，使用时将入水管连接高压水泵，在封孔时打开第二阀门，关闭第一阀门和第三阀门，对前置胶囊和后置胶囊注水进行封孔，封孔完成后关闭第二阀门，打开第一阀门，向注水管中注入高压水，高压水从注水管中注入煤层对煤层进行压裂；整个装置为一体化结构，作业过程中只需操作四通管的阀门即可，步骤简单，作业效率高。

Description

封孔压裂一体化装置

技术领域

本申请涉及水力压裂技术领域，尤其涉及一种封孔压裂一体化装置。

背景技术

水力压裂技术是通过在煤层中注入高压水的方式制造出人造裂纹，用于提高煤层的通透性和增强煤岩体的可冒落性。目前煤矿水力压裂设备由两个独立的部件组成，包括膨胀封孔设备和注水压裂设备，首先通过手动泵向膨胀封孔设备的两个膨胀胶囊中注水进行封孔，之后向注水设备中注入高压水，使高压水从两个膨胀胶囊之间的空隙中注入煤层。目前的水力压裂设备一体性较差，并且需要两套注水设备分别进行注水，若采用一套注水设备，则需要将注水设备连接膨胀封孔设备进行封孔后，再将注水设备拆卸连接注水压裂设备进行注水，操作繁琐，作业效率较低。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种只需一套注水设备并且操作方便快捷的封孔压裂一体化装置。

本申请的技术方案提供一种封孔压裂一体化装置，包括注水管、前置胶囊、后置胶囊和四通管；

所述前置胶囊和所述后置胶囊连通，二者间隔包覆在所述注水管外；

所述四通管包括入水管和与所述入水管连通的第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门连接所述注水管，所述第二阀门连接所述前置胶囊和所述后置胶囊，所述第三阀门作为泄压阀门。

进一步地，所述注水管包括依次连接的前置包覆段、出水段、后置包覆段和入水段；

所述前置胶囊包覆在所述前置包覆段，所述后置胶囊包覆在所述后置包覆段，所述出水段开设有高压出水口，所述入水段连接所述第一阀门。

进一步地，所述出水段开设有至少两排所述高压出水口，每排包括至少三个沿所述注水管的轴向间隔设置的所述高压出水口，多排所述高压出水口沿所述注水管的周向间隔排列。

进一步地，所述注水管还包括触底保护段，所述触底保护段的一端连接在所述前置包覆段的前端，另一端为密封状态。

进一步地，还包括胶囊连通管和胶囊注水管；

所述胶囊连通管连接在所述前置胶囊和所述后置胶囊之间，所述胶囊注水管连接在所述后置胶囊和所述第二阀门之间。

进一步地，所述胶囊注水管和所述第二阀门之间还安装有压力表。

进一步地，所述胶囊连通管和胶囊注水管均为胶管。

进一步地，所述注水管和所述第一阀门之间还连接有延长管。

进一步地，所述延长管包括多段可拆卸连接的延长管段。

进一步地，所述注水管和所述延长管均为钢管。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本申请中注水管与前置胶囊和后置胶囊通过四通管连接，使用时将入水管连接高压水泵，在封孔时打开第二阀门，关闭第一阀门和第三阀门，对前置胶囊和后置胶囊注水进行封孔，封孔完成后关闭第二阀门，打开第一阀门，向注水管中注入高压水，高压水从注水管中注入煤层对煤层进行压裂；整个装置为一体化结构，作业过程中只需对四通管的阀门进行操作，操作步骤简单，作业效率高。

附图说明

参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：

图1是本申请一实施例中封孔压裂一体化装置的示意图。

附图标记对照表：

注水管01、前置包覆段11、出水段12、高压出水口121、后置包覆段13、入水段14、触底保护段15

前置胶囊02、后置胶囊03、四通管04、第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43、入水管44、胶囊连通管05、胶囊注水管06、压力表07、延长管08。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

本申请实施例中的封孔压裂一体化装置，如图1所示，包括注水管01、前置胶囊02、后置胶囊03和四通管04；

前置胶囊02和后置胶囊03连通，二者间隔包覆在注水管01外；

四通管04包括入水管44和与入水管44连通的第一阀门41、第二阀门42和第三阀门43，第一阀门41连接注水管01，第二阀门42连接前置胶囊02和后置胶囊03，第三阀门43作为泄压阀门。

具体来说，前置胶囊02和后置胶囊03构成封孔设备，注水管01作为注水压裂设备，封孔设备和注水压裂设备通过四通管04连接为一体化结构，在进行封孔压裂作业时只需连接一台注水设备，通过打开四通管04中不同的阀门分别对封孔设备和注水压裂设备进行注水。

封孔压裂作业的具体过程为，将注水管01、前置胶囊02、后置胶囊03和四通管04连接为一体后，伸入煤层的注水孔中，使前置胶囊02和后置胶囊03达到注水压裂位置后，将四通管04的入水管44连接高压水泵，之后关闭第一阀门41和第三阀门43，打开第二阀门42，启动高压水泵向前置胶囊02和后置胶囊03中注水，使前置胶囊02和后置胶囊03膨胀，封堵在煤层的注水孔中，前置胶囊02好后置胶囊03紧贴在注水管01的外表面和注水孔的内表面，使前置胶囊02和后置胶囊03之间形成密闭空间。注水孔封孔完成后，关闭第二阀门42，打开第一阀门41，启动高压水泵向注水管01中注入，高压水从注水管01中流入前置胶囊02和后置胶囊03之间的密闭空间，并在高压作用下渗入煤层中，对煤层进行注水压裂。注水压裂完成后，则关闭第一阀门41，打开第二阀门42和第三阀门43，使前置胶囊02和后置胶囊03中的水从第三阀门43中流出，前置胶囊02和后置胶囊03回缩后，即可将封孔压裂一体化装置从注水孔中取出。

进一步地，注水管01包括依次连接的前置包覆段11、出水段12、后置包覆段13和入水段14；

前置胶囊02包覆在前置包覆段11，后置胶囊03包覆在后置包覆段13，出水段12开设有高压出水口121，入水段14连接第一阀门41。

注水管01为一体成型的管道，注水管01从前到后(图示为从左到右)依次设置有前置包覆段11、出水段12、后置包覆段13和入水段14，在前置包覆段11和后置包覆段13之间设置有出水段12，高压水只能从出水段12的高压出水口121中排出，进入到前置胶囊02和后置胶囊03之间的密闭空间中，在高压作用下将水注入煤层中，将煤层进行压裂。

进一步地，出水段12开设有至少两排高压出水口121，每排包括至少三个沿注水管01的轴向间隔设置的高压出水口121，多排高压出水口121沿注水管01的周向间隔排列。

图1示出了出水段12上的一排高压出水口121，包括沿注水管01的轴向排列的六个高压出水口121。

可选地，沿注水管01的周向，可以设置多排高压出水口121，在注水压裂时，高压水能从各个方向注入前置胶囊02和后置胶囊03之间的密闭空间中，提高压裂效果。

进一步地，注水管01还包括触底保护段15，触底保护段15的一端连接在前置包覆段11的前端，另一端为密封状态。

具体来说，触底保护段15设置在前置包覆段11的前端，作为注水管01的最前端，伸出前置胶囊02外，在将封孔压裂一体化装置伸入煤层的注水孔中时，触底保护段15能够进行触底保护，避免前置胶囊02与注水孔内壁产生抵触摩擦导致破裂。并且，触底保护段15作为注水管01的最前端，设置为密封状态，出水段12的高压出水口121作为注水管01的唯一出水口。

进一步地，封孔压裂一体化装置还包括胶囊连通管05和胶囊注水管06；

胶囊连通管05连接在前置胶囊02和后置胶囊03之间，胶囊注水管06连接在后置胶囊03和第二阀门42之间。

具体来说，胶囊连通管05可以与前置胶囊02和后置胶囊03一体成型，减少连接接口的设置，避免前置胶囊02和后置胶囊03分离。后置胶囊03的后端可以设置螺纹接口，胶囊注水管06的一端连接在螺纹接口上，另一端连接第二阀门42。

较佳地，由于前置胶囊02和后置胶囊03均为柔性材料制成，为适应前置胶囊02和后置胶囊03的柔性，胶囊连通管05和胶囊注水管06均采用柔性胶管。

进一步地，胶囊注水管06和第二阀门42之间还安装有压力表07。在进行封孔操作时，可以通过观察压力表07的示数，判断前置胶囊02和后置胶囊03是否注水完成，作为一个例子，可以认为压力表07的示数达到20-25MPa，则前置胶囊02和后置胶囊03注水完成。

进一步地，注水管01和第一阀门41之间还连接有延长管08。延长管08用于对注水管01进行延长，使前置胶囊02和后置胶囊03能够达到煤层注水孔中的设定深度进行压裂。

较佳地，延长管08可以包括多段可拆卸连接的延长管段。每段延长管段的长度相同，延长管段的两端分别设置为连接公头和连接母头，连接公头能够与另一段延长管段的连接母头连接，可以根据延长管08所需的长度，连接多段延长管段作为延长管08连接在注水管01和第一阀门41。并且，连接公头还能够与注水管01连接，连接母头还能够与第一阀门41连接。

进一步地，由于注水压裂时需要向注水管01和延长管08中注入高压水，因此注水管01和延长管08均采用强度较佳的钢管。

本申请实施例中的封孔压裂一体化装置结构一体化，只需连接一台高压水泵即可完成封孔和注水压裂操作，作业过程只需开闭四通管上的阀门即可，步骤简单，能有效提高作业效率。并且，前置胶囊和后置胶囊连接为一体结构，不易出现分离，能够确保封孔时的气密性。

以上所述的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本申请原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种封孔压裂一体化装置，其特征在于，包括注水管、前置胶囊、后置胶囊和四通管；

所述前置胶囊和所述后置胶囊连通，二者间隔包覆在所述注水管外；

所述四通管包括入水管和与所述入水管连通的第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门连接所述注水管，所述第二阀门连接所述前置胶囊和所述后置胶囊，所述第三阀门作为泄压阀门。

2.根据权利要求1所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述注水管包括依次连接的前置包覆段、出水段、后置包覆段和入水段；

所述前置胶囊包覆在所述前置包覆段，所述后置胶囊包覆在所述后置包覆段，所述出水段开设有高压出水口，所述入水段连接所述第一阀门。

3.根据权利要求2所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述出水段开设有至少两排所述高压出水口，每排包括至少三个沿所述注水管的轴向间隔设置的所述高压出水口，多排所述高压出水口沿所述注水管的周向间隔排列。

4.根据权利要求2所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述注水管还包括触底保护段，所述触底保护段的一端连接在所述前置包覆段的前端，另一端为密封状态。

5.根据权利要求1-4任一项所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，还包括胶囊连通管和胶囊注水管；

所述胶囊连通管连接在所述前置胶囊和所述后置胶囊之间，所述胶囊注水管连接在所述后置胶囊和所述第二阀门之间。

6.根据权利要求5所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述胶囊注水管和所述第二阀门之间还安装有压力表。

7.根据权利要求5所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述胶囊连通管和胶囊注水管均为胶管。

8.根据权利要求1-4任一项所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述注水管和所述第一阀门之间还连接有延长管。

9.根据权利要求8所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述延长管包括多段可拆卸连接的延长管段。

10.根据权利要求8所述的封孔压裂一体化装置，其特征在于，所述注水管和所述延长管均为钢管。

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