[發明專利]一種煤礦井下壓裂密封裝置及方法

有效

• 申請號: 201310700190.3
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103742115A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 林柏泉;劉謙;朱傳杰;江丙友;于俊洋;洪溢都;孫豫敏
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B33/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種煤礦井下壓裂密封裝置，包括經聚氨酯封孔段固定于鉆孔內的注水管（1）、回漿管（3）和注漿管（8），其中，注水管（1）穿過前后聚氨酯封孔段（4），回漿管（3）和注漿管（8）進入由前后聚氨酯封孔段（4）封堵與鉆孔所形成的空間內，進入封堵空間的回漿管（3）長，進入封堵空間的注漿管（8）短，其特征在于：所述注水管（1）前部的管壁周圍間隔設有多個安全閥（5），注水管（1）的前端套裝有傘式支撐裝置（6），所述的傘式支撐裝置（6）包括傘形支撐架（6-1）、支撐管（6-2）、滑動箍（6-3）、活塞桿（6-4）、活塞（6-5），其中，傘形支撐架（6-1）的外撐桿前部鉸接在支撐管（6-2）上，傘形支撐架（6-1）的內撐桿鉸接在滑動箍（6-3）上，滑動箍（6-3）經活塞桿（6-4）連接可在支撐管（6-2）內部向前移動的活塞（6-5），所述滑動箍（6-3）與支撐管（6-2）相配合的管段上對稱開有可使滑動箍（6-3）向前移動的導軌槽。

2.根據權利要求1所述的一種煤礦井下壓裂密封裝置，其特征是：所述的滑動箍（6-3）包括套裝在支撐管（6-2）上的外套管，外套管內設有固定活塞桿（6-4）的內套管，內套管與外套兩側連有可在支撐管（6-2）導軌槽內移動的連接塊。

3.根據權利要求1所述的一種煤礦井下壓裂密封裝置，其特征是：所述的活塞桿（6-4）兩端分別與活塞（6-5）和支撐管（6-2）的內套管螺紋連接。

4.根據權利要求1所述的一種煤礦井下壓裂密封裝置，其特征是：所述的滑動箍（6-3）與支撐管（6-2）相配合的管段前部設有阻擋滑動箍（6-3）后退的彈性支撐卡。

5.根據權利要求1所述的一種煤礦井下壓裂密封裝置，其特征是：所述的安全閥（5）的壓力設定為6MPa。

6.使用權利要求1所述裝置的煤礦井下壓裂密封方法，其特征在于，包括如下步驟：

（a）打鉆，根據施工方案設計的鉆孔方位進行打鉆，向煤壁設定深度的鉆孔；

（b）裝置組裝，在注水管（1）的前端套裝傘式支撐裝置（6），將傘式支撐裝置（6）的傘形支撐架（6-1）連接到支撐管（6-2）上，通過活塞桿（6-4）將滑動箍（6-3）和活塞（6-5）螺紋連接在一起，再將滑動箍（6-3）通過導軌槽套裝在支撐管（6-2）上，此時，傘形支撐架（6-1）處于收縮狀態；

（c）送管，在前部裝有安全閥（5）的注水管（1）的上綁扎聚氨酯封孔帶，之后將注水管（1）送入鉆孔（7）內，直至設定位置，再將注漿管（8）和回漿管（3）送入鉆孔內，同時在注水管（1）、注漿管（8）和回漿管（3）進入鉆孔段綁扎聚氨酯封孔帶，將鉆孔孔口堵住；

（d）注漿，通過注漿泵將水泥漿液注入前后聚氨酯封孔段（4）封堵的鉆孔內，侍回漿管（3）內流出漿液時，關閉回漿管（3）上的閥門，繼續注漿1～2min后關閉注漿泵，完成前后聚氨酯封孔段（4）封堵鉆孔內的封堵；

（e）注水，設定初始壓力水為5MPa，通過注水泵將壓力為5MPa的高壓水通過注水管（1）注入鉆孔中，在5MPa高壓水的作用下，支撐管（6-2）內的活塞（6-5）被往前推移，帶動與活塞桿（6-4）相連的滑動箍（6-3）向前移動，鉸接在滑動箍（6-3）上的傘形支撐架（6-1）撐開，穿刺到煤體中，隨著高壓水不斷注入，高壓水的壓力不斷擠壓前后聚氨酯封孔段（4），從而使傘形支撐架（6-1）刺入煤體越深；

（f）壓裂，提高注水的壓力，直至最后注水壓力≥15MPa，當注水壓力超過安全閥（5）設定的6MPa壓力時，安全閥（5）被沖開，高壓水從安全閥（5）的入口噴出進入鉆孔，對鉆孔實施壓裂作業。