[發明專利]一種適用于高溫氮氣注入煤層鉆孔的密封方法

有效

• 申請號: 201810697042.3
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108915648B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 王圣程;姜慧;祿利剛;殷惠光;張朕
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B43/26;E21B33/13;E21B36/00;E21B17/00;E21B17/02
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種適用于高溫氮氣注入煤層鉆孔的密封方法，采用PE管和鐵管組成的雙層管結構，并且鐵管在PE管內通過橡膠固定裝置進行固定，PE管之間的連接及鐵管之間的連接均為螺紋連接，這樣可便于安裝；由于鐵管并不與PE管直接接觸，在通過變徑鐵管及鐵管向鉆孔內注入高溫氮氣時，由于橡膠傳熱慢及PE管和鐵管之間的空間較大，因此高溫氮氣的溫度無法通過鐵管直接傳遞給PE管及鉆孔壁，從而保證了對PE管及鉆孔壁的隔熱效果，避免了由于傳導熱量使PE管發生變形，導致鉆孔漏氣的情況發生。同時對鉆孔附近漏氣嚴重的煤壁用粘結材料進行了封堵，確保了鉆孔內的密閉性使其具有更好的蓄壓環境，滿足了高溫氮氣的傳輸和氮氣蓄壓后壓裂的需要。

技術領域

本發明涉及一種煤層鉆孔的密封方法，具體是一種適用于高溫氮氣注入煤層鉆孔的密封方法。

背景技術

專利號為：ZL201210056438.2，名稱為“一種注溫度和壓力耦合作用下的氮氣增透抽采瓦斯的方法”的中國發明專利提出了一種向煤層注入高溫氣體增加煤體透氣性抽采瓦斯的方法，該方法能有效的增加煤體的透氣性便于抽采瓦斯，但該方法中沒有給出高溫氮氣注入過程中具體封孔方法，只是限定了采用高壓注水泥砂漿法。而現有封孔方法在高溫氮氣注入過程中存在下列問題：①煤層鉆孔的封孔方法中一般采用PE管作為瓦斯抽采管，其沒有隔熱功能，在高溫氮氣注入過程中，容易傳導熱量發生變形，導致鉆孔漏氣，不能滿足注氣需要；②現有的封孔方法在高溫氮氣注入過程中，氮氣容易通過鉆孔周圍的煤體向外泄露，致使鉆孔內高溫氮氣蓄壓困難，難以滿足對煤體的壓裂增透需要。專利號為：ZL201010203706.X，名稱為：“一種加熱煤層的注熱鉆孔封孔方法”的中國發明專利提出了一種礦井煤層注過熱水或高溫蒸汽加熱煤層的方法，該方法主要采用雙層封孔管結構，即外層為塑料管和內層為金屬管，金屬管采用法蘭連接，每個法蘭連接都需要把多個螺釘和螺母相互擰緊，鉆孔內端的塑料管和金屬管用螺紋連接，鉆孔外端注隔熱材料，適用于80～300℃過熱水和高溫蒸汽的注入。但是，由于高溫氮氣注入時的氣體溫度處于50～100℃范圍內，因此如采用該種方式不僅浪費該方法對較高的溫度具有隔熱效果，而且該種方法的施工安裝復雜且費時費力，從而增加了封孔時間，降低了施工效率。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種適用于高溫氮氣注入煤層鉆孔的密封方法，能在高溫氮氣注入過程中起到較好的隔熱效果，防止由于傳導熱量發生使PE管發生變形導致鉆孔漏氣的情況，同時其施工安裝簡單且便捷，大大縮短封孔時間，從而有效的提高施工效率。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種適用于高溫氮氣注入煤層鉆孔的密封方法，該方法的具體步驟為：

A、在首根PE管內部固定至少一組橡膠固定裝置，所述每組橡膠固定裝置由兩個對稱設置的橡膠固定塊組成，兩個橡膠固定塊之間的間隙呈喇叭形，在PE管兩端分別開設有相互匹配的內螺紋和外螺紋，然后將兩端均開設有外螺紋的鐵管插入首根PE管內并穿過橡膠固定裝置進行固定；

B、在鐵管兩端的外螺紋處纏繞生膠帶，采用管箍將該鐵管與相鄰鐵管緊固連接，然后將第二根PE管通過內外螺紋與首根PE管緊密連接，形成雙層管結構；

C、將已連接的雙層管結構送入鉆孔中，并在孔外重復步驟B后送入鉆孔，持續連接多根PE管和鐵管；

D、在末根PE管到達封孔設計深度范圍時，末根PE管內設置變徑鐵管且變徑鐵管的外管壁與末根PE管的內壁通過螺紋緊固連接，變徑鐵管直徑較小的端口與前一根PE管內的鐵管通過管箍連接，變徑鐵管直徑較大的端口伸出鉆孔外部；

E、在首根PE管外壁中間位置設有PE管擋板Ⅰ，在末根PE管的端口處設有PE管擋板Ⅱ，PE管擋板Ⅰ和PE管擋板Ⅱ的外緣均與鉆孔壁接觸，通過注水泥漿管向PE管擋板Ⅰ、PE管擋板Ⅱ、PE管外壁和鉆孔壁形成的空間內注入水泥漿，完成初步封孔；