[實用新型]煤礦井下分支鉆孔用壓抽一體裝置

有效

• 申請號: 202020752187.1
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN212054657U
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 龔齊森;周東平;王文春;郭臣業;周俊杰;蔣和財;張尚斌;劉登峰;王旭晟;何華;王凱;劉柯;任梅青;劉軍;張翠蘭;范彥陽;王選琳;謝飛;陳興燚;張迪
• 申請（專利權）人: 重慶市能源投資集團科技有限責任公司;重慶市能源投資集團有限公司;重慶能投渝新能源有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B34/14
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 劉代春

本實用新型公開了一種煤礦井下分支鉆孔用壓抽一體裝置，包括壓裂管，壓裂管上串接有多個壓裂滑套，壓裂管靠近鉆孔孔底的管段上串接有壓差滑套；所述壓裂管通過旁路有可拆卸地連接有氣水分離器；所述壓裂滑套和壓差滑套均由活塞和管套組成，活塞與管套之間形成有僅供活塞單向移動的單向滑動配合結構，該單向滑動配合結構，由彈簧片和單向齒配合形成；管套壁上設有穿透管壁的通孔，活塞能夠在外力推動下移動以打開通孔，壓裂滑套的活塞構成具有所述內孔通道的球座。本實用新型的有益效果是，裝置兼具壓裂和抽采功能，可有效提高抽采效率，降低抽采成本。

技術領域

本實用新型屬于煤層氣開發領域，具體涉及一種煤礦井下分支鉆孔用壓抽一體裝置。

背景技術

由于重慶地區煤炭賦存地質條件的復雜性，主要煤系地層沉積后，經歷了強烈的構造運動，煤體構造遭到強烈破壞，其所屬煤層多為松軟煤層，具有煤層硬度低、瓦斯壓力及含量高、透氣性差等特點，煤層氣(瓦斯)抽采難度大。經多年探索，水力壓裂增透是低透氣性煤層瓦斯抽采的關鍵技術措施之一，已形成“水治瓦斯”核心技術和“先壓后抽”工作模式，取得了一定的成效。但是該方法存在以下局限性：(1)常規壓裂鉆孔主要采用底板巷穿層鉆孔或本煤層順層鉆孔進行壓裂，巷道及鉆孔施工工程量大、成本高；(2)每個壓裂鉆孔通常只在孔底處進行一次壓裂，因此，壓裂鉆孔數量多、封孔及壓裂成本高、單孔裂影響范圍小、瓦斯抽采量少、鉆孔利用率低、抽采效率低、達標時間長，以致抽、采、掘部署緊張等；亟需研發一種能大面積區域化水力壓裂增透與高效抽采瓦斯的方法。

近年來，隨著非常規油氣行業的發展，水平井鉆井技術及多級分段壓裂技術得到快速發展，如中國專利文獻CN 108643877A公告的《煤礦井下煤層長鉆孔分段壓裂增透與抽采瓦斯方法》。隨之也將水平井鉆井技術廣泛應用于煤礦井下長鉆孔鉆進，但是在分段壓裂技術方面，由于煤礦井下狹小空間的限制，無法容納龐大的地面壓裂設備，而井下壓裂泵功率有限，施工排量遠小于地面壓裂泵，無法滿足長鉆孔整體壓裂增透的需要，因此，迫切需要研究可用于煤礦井下長鉆孔及分枝鉆孔分段壓裂增透的技術。實現區域煤層均勻增透，提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯動力災害危險性。

針對分段壓裂裝置，在油氣田開發中，已使用過裸眼封隔器、可溶壓裂球、有可溶解壓裂球座的壓裂滑套等工具，但是部分工具用于煤礦井下施工存在一定的問題，因此，需要在此基礎上進行改進優化。

另外，目前，國內已開展過煤礦井下長鉆孔分段壓裂技術的研究，主要是對順煤層定向長鉆孔下套管，在套管中實現分段封隔及多段壓裂，但是南方地區煤層普遍較松軟，在本煤層實施長鉆孔難度較大，只能實施頂板或底板分枝長鉆孔(即在目標煤層頂板或底板實施長鉆孔主孔，再由主孔開分枝進入煤層)，在分枝長鉆孔中下入套管難度大，且在分枝鉆孔中實施水泥漿固孔會將已形成的分枝孔封閉，壓裂時不能有效的對煤層段進行壓裂改造，因此，需要研究可用于裸眼分枝長鉆孔分段壓裂與高效抽采瓦斯的技術方法。同時，由于礦用壓裂泵功率小，多數施工排量在1方/小時以下，根據油氣行業地面水力壓裂經驗，施工排量一般在數方/分鐘以上，煤礦井下施工排量遠小于地面壓裂，不能對煤層進行較好的體積改造。因此，需要探索增大煤礦井下水力壓裂施工排量的方式，最大限度的提高施工排量及壓裂效果。

針對分段壓裂裝置中的可溶解壓裂球，油氣田開發中常用鋁鎂合金材料制作，該壓裂球密度較大，用在地面下向鉆井中無任何問題，但是煤礦井下瓦斯治理孔大多為上向仰孔，且煤礦用的壓裂泵功率遠小于地面鉆井的壓裂泵，施工排量不足1立方米/分鐘，難以將采用鋁鎂合金材料制作的可用壓裂球送入壓裂孔中預定的位置，也需要進行相應改進。

然而，現有壓裂滑套和壓差滑套在壓裂完成后，滑套能夠穩定地保持在原有位置的可靠性差，隨著卸壓過程，滑套會逐漸回位而形成對滑套壓裂孔的部分封堵或完全封堵，不能滿足抽采要求，為此，需要改進。

發明內容