[發明專利]一種水力加砂壓裂系統及壓裂方法

在審

• 申請號: 202010190758.1
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111255430A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳建;董瑞剛;董善保;陳宿;陳勇;張盛;胡偉;方亮;曹順;趙勇;程邦楷;李軍艦;唐義川;陳梅勇;時創新;魏永平
• 申請（專利權）人: 淮南礦業（集團）有限責任公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B43/26;E21B43/18;E21B33/13;E21F7/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張祥

1.一種水力加砂壓裂系統，其特征在于：包括從巷道向待抽采煤層施工的鉆孔，所述鉆孔內設置有端部延伸至待抽采煤層的抽采管，所述抽采管處于待抽采煤層區域的部分表面具有通孔；所述抽采管處于巷道內的端部通過三通分別連接有排氣管道和壓裂管道，所述壓裂管道的另一端連接有加砂裝置，所述加砂裝置包括腔體，所述腔體軸向的兩端分別設有進口和出口，腔體上方設置有加砂口，下方設置有排砂口，所述加砂口和排砂口均設有閥門；進口與供水系統連通，出口與所述加砂管道連通。

2.根據權利要求1所述的一種水力加砂壓裂系統，其特征在于：所述三通與排氣管路和壓裂管路連通的兩個支路分別設置有閥門，至少與加砂管道連通的支路上采用自動閘閥，所述自動閘閥包括沿直線運動開閉的閘板和驅動閘板動作的直線驅動單元。

3.根據權利要求1所述的一種水力加砂壓裂系統，其特征在于：所述鉆孔內靠近巷道的一端設置有第一封孔段，第一封孔段到抽采管最下方的通孔處設置有第二封孔段；所述第一封孔段使用聚氨酯封孔，長度不小于2米；所述第二封孔段使用水泥砂漿封孔。

4.一種水力加砂壓裂方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟A：從低處的巷道向高處的待抽采煤層施工鉆孔；

步驟B：在鉆孔內分別布置抽采管、注漿管和返漿管，所述抽采管端部具有可封堵的通孔，使通孔大致處于待抽采煤層的中心高度位置，所述注漿管端部距離鉆孔口部3m-4m；所述返漿管端部處于抽采管最下方的通孔下方1m-2m；

步驟C：將抽采管處于巷道內的端部通過三通接頭分別連接排氣管道和壓裂管道，所述排氣管道與瓦斯抽排系統連通，所述壓裂管道的另一端連接有加砂裝置；

步驟D：在鉆孔處于巷道內的一端設置第一封孔段；

步驟E：第一封孔段施工完畢后，用注漿泵將水泥漿液通過注漿管注入孔內，直到返漿管返漿，用清水清洗返漿管；

步驟F：水泥漿液凝固后，從返漿管進行二次注漿，待抽采管返漿后將抽采管的通孔封閉，繼續通過返漿管進行帶壓注漿，注漿完成后打開抽采管通孔并使用清水清洗抽采管，待二次注漿凝固后得到第二封孔段；

步驟G：通過抽采管向待抽采煤層壓入清水形成裂隙；然后在加砂裝置中放入石英砂進行加砂壓裂。

5.根據權利要求4所述的一種水力加砂壓裂方法，其特征在于：所述加砂裝置包括腔體，所述腔體軸向的兩端分別設有進口和出口，腔體上方設置有加砂口，下方設置有排砂口，所述加砂口和排砂口均設有閥門；進口與供水系統連通，出口與所述加砂管道連通。

6.根據權利要求4所述的一種水力加砂壓裂方法，其特征在于：所述第一封孔段為長度不小于2m的聚氨酯封孔段。

7.根據權利要求4所述的一種水力加砂壓裂方法，其特征在于：所述第二封孔段的水泥砂漿按水和水泥的質量份數0.8:1的比例配置得到。

8.根據權利要求4所述的一種水力加砂壓裂方法，其特征在于：第一次注漿12h后進行第二次注漿，返漿管帶壓注漿的壓力不小于4MPa。

9.根據權利要求4所述的一種水力加砂壓裂方法，其特征在于：所述三通與排氣管道和壓裂管道連通的兩個支路分別設置有閥門，至少與壓裂管道連通的支路為自動閘閥，所述自動閘閥包括沿直線運動開閉的閘板和驅動閘板動作的直線驅動單元。

10.根據權利要求4所述的一種水力加砂壓裂方法，其特征在于：步驟G中至少先向抽采管內壓入50t清水，然后以每10t水加砂9.6kg的比例進行加砂壓裂。