一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種煤礦鉆孔分段水力壓裂裝置，具體涉及一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置。
【背景技術】
[0002]伴隨煤炭開采過程中產生的大量瓦斯對于煤礦的安全生產構成了重大的威脅。一直以來，煤炭生產技術人員都在致力于減少煤炭開采過程中的瓦斯涌出工作。采前預抽煤層瓦斯是我國目前治理瓦斯問題的一項重要手段。然而，我國煤層透氣性系數普遍較低，一般的采前預抽很難達到理想的抽采效果。
[0003]目前，瓦斯抽采之前對煤層進行水力壓裂作為一種有效的煤層增透技術在較多地方逐步得到大規模應用。但是，現行的水力壓裂一般是對鉆孔只進行一次全鉆孔壓裂，高壓水很容易在鉆孔內煤層薄弱地方開啟大量裂縫，甚至沿著一條主裂縫與其他臨近鉆孔溝通而對其他不易壓裂的地方的增透效果并不理想，這使得鉆孔局部位置的煤層透氣性系數并沒有得到較大程度的提高，降低了單孔的壓裂效率，如果后期瓦斯抽采不充分，在煤炭開采過程中很容易出現局部瓦斯涌出過量的現象，這種増透效果的不均衡性嚴重制約著水力壓裂技術的應用普及。
[0004]此外，目前水力壓裂的封隔器封孔一般為借助連續油管內高壓水提供坐封動力，通過連續油管內的高壓水進入封隔膠囊內憋起高壓使膠囊膨脹與鉆孔壁密切接觸達到坐封的目的。分析封隔膠囊的有效封孔條件可知:一是鉆孔壁對封孔器的摩擦力需大于鉆孔內高壓水對封孔器的推力，維持封孔器不被高壓水推出；二是封孔器內的水體壓力克服膠囊自身膨脹后作用在鉆孔壁上的有效壓力需大于水力壓裂的最大注水壓力，保證高壓水不會從封孔器與鉆孔壁之間的間隙擠出。這就要求封隔膠囊內的水體壓力要高于連續油管內的高壓水壓力，以保證良好的封孔質量，而現行的水力壓裂封隔器最大坐封壓力與壓裂煤層的注水壓力均采用的同一供液系統提供，且難以達到上述要求，這也是現行的水力封隔器容易封孔失效的原因之一。因此，開發一種高坐封壓力，封孔嚴密、效果好的封隔器成為影響水力壓裂效果重要因素。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于克服上述技術中的不足，提供一種結構簡單、封孔效果好、坐封與壓裂采用兩個獨立供液通道的分段水力壓裂裝置。
[0006]本實用新型采用的技術方案是:一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，包括連續油管上依次設置的孔口錨固器、第一封隔膠囊、噴頭、第二封隔膠囊等；連續油管外接壓裂栗，末端設置有絲堵，第一封隔膠囊上設置有注水鋼管，注水鋼管通過高壓軟管與鉆孔外的注水栗連接，第一封隔膠囊與第二封隔膠囊之間通過導水鋼管連通。
[0007]所述的連續油管依次穿過第一封隔膠囊、第二封隔膠囊的內部。
[0008]所述的注水鋼管和導水鋼管與連續油管軸向平行。
[0009]所述的第一封隔膠囊、第二封隔膠囊與連續油管、注水鋼管和導水鋼管之間由高壓管箍及防突墊圈固定連接。
[0010]所述的高壓軟管上設置有壓力表。
[0011]所述的噴頭上設有一組對稱分布的出水孔，噴頭與連續油管間為絲扣連接。
[0012]1.與傳統的單孔只進行一次水力壓裂的全鉆孔壓裂模式相比，本發明采用兩個封隔器串聯的方式，每次只對封隔器之間的密封單元進行水力壓裂，由于壓裂長度縮短，每次提供較小的注水壓力即可獲得好的壓裂效果，大大減小了井下壓裂設備的體積，使煤層開啟的裂縫更加均勻，更好的適應了井下作業空間有限的特點。
[0013]2.封隔器坐封與煤層水力壓裂采用兩個獨立的供液通道，可以保證封隔器坐封時能夠提供較大的最大坐封壓力，克服了現有水力封隔器的有效坐封壓力難以高于壓裂時的最大注水壓力的缺點，使封孔更加嚴密，效果更好。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明壓裂前的結構示意圖。
[0015]圖2為本發明壓裂后的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，包括連續油管(1)上依次設置的孔口錨固器(14)、第一封隔膠囊(2)、噴頭(3)、第二封隔膠囊(4)等；連續油管(1)外接壓裂栗(13)，末端設置有絲堵(15)，第一封隔膠囊(2)上設置有注水鋼管(5)，注水鋼管
(5)通過高壓軟管(6)與鉆孔(13)外的注水栗(7)連接，第一封隔膠囊(2)與第二封隔膠囊
(4)之間通過導水鋼管(9)連通。
[0017]特別的，連續油管(1)依次穿過第一封隔膠囊(2)、第二封隔膠囊(4)的內部。
[0018]特別的，注水鋼管(5)和導水鋼管(9)與連續油管(1)的軸向平行。
[0019]特別的，第一封隔膠囊(2)、第二封隔膠囊(4)與連續油管(1)、注水鋼管(5)和導水鋼管(9)之間由高壓管箍(10)及防突墊圈固定連接。
[0020]特別的，高壓軟管(6 )上設置有壓力表(8 )。
[0021 ] 特別的，噴頭(3 )上設有一組對稱分布的出水孔(12)，噴頭(3 )與連續油管(1)間為絲扣(11)連接。
[0022]如圖2所示，本發明工作時與其他井下鉆孔水力壓裂裝置配合使用，首先，將壓裂管柱下入鉆孔(16 )預定位置后，開啟與高壓軟管(6 )相連接的注水栗(7 )，高壓水通過注水鋼管(5)進入第一封隔膠囊(2)，與此同時，第一封隔膠囊(2)內的高壓水會通過導水鋼管
(9)進入第二封隔膠囊(4)，高壓水在封隔膠囊內憋起的高壓使膠囊膨脹與鉆孔壁緊密接觸，觀察高壓軟管(6)上的壓力表(8)示數，當達到封隔器設計的最大坐封壓力后，使注水栗(7)保壓。然后開啟水力壓裂的壓裂栗(13)，隨著壓力的升高，連續油管(1)內的高壓水通過噴頭(3)上的出水孔(12)進入到封隔膠囊形成的封閉空間內，隨著注液壓力的不斷增大，高壓水壓裂煤層，在煤層中開啟、擴展新生裂隙，溝通、延伸次生裂縫。完成壓裂后關閉注水栗(7)及壓裂栗(13)，使封隔膠囊解封，將壓裂管柱外提一個壓裂單元的距離后，重復上述步驟直至完成整個鉆孔的壓裂工作。
【主權項】
1.一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，其特征在于:包括連續油管上依次設置的孔口錨固器、第一封隔膠囊、噴頭、第二封隔膠囊等；連續油管外接壓裂栗，末端設置有絲堵，第一封隔膠囊上設置有注水鋼管，注水鋼管通過高壓軟管與鉆孔外的注水栗連接，第一封隔膠囊與第二封隔膠囊之間通過導水鋼管連通。2.根據權利要求1所述的一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，其特征在于:所述的連續油管依次穿過第一封隔膠囊、第二封隔膠囊的內部。3.根據權利要求1所述的一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，其特征在于:所述的注水鋼管和導水鋼管與連續油管軸向平行。4.根據權利要求1所述的一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，其特征在于:所述的第一封隔膠囊、第二封隔膠囊與連續油管、注水鋼管和導水鋼管之間由高壓管箍及防突墊圈固定連接。5.根據權利要求1所述的一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，其特征在于:所述的高壓軟管上設置有壓力表。6.根據權利要求1所述的一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，其特征在于:所述的噴頭上設有一組對稱分布的出水孔，噴頭與連續油管間為絲扣連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤礦井下雙通道分段水力壓裂裝置，包括連續油管上依次設置的孔口錨固器、第一封隔膠囊、噴頭、第二封隔膠囊、絲堵等；連續油管外接壓裂泵，第一封隔膠囊上設置有注水鋼管，注水鋼管通過高壓軟管與鉆孔外的注水泵連接，第一封隔膠囊與第二封隔膠囊之間通過導水鋼管連通。相比傳統的井下鉆孔分段水力壓裂裝置，本實用新型依靠單獨的供液通道提供封孔動力，封隔器坐封壓力大，封孔效果好，操作簡便。
【IPC分類】E21B43/26
【公開號】CN205047207
【申請號】CN201520770596
【發明人】劉曉, 張鵬偉, 侯玉亭, 沈仕美, 張永明, 李鋒
【申請人】河南理工大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月8日