[發(fā)明專利]煤層超聲活化分段壓裂裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210282249.0
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114737938A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李全貴;劉繼川;胡千庭;梁運培;劉鵬;何將福;鄒全樂;宋明洋;鄧羿澤;張躍兵
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B34/14;E21B28/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉素霞

本申請涉及煤層瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超煤層超聲活化分段壓裂裝置。煤層超聲活化分段壓裂裝置，包括：管件，管件的一部分伸入煤層鉆孔中管件伸入煤層鉆孔中的一端串聯(lián)有至少兩個投球滑套；投球滑套具有第一過液通道、第二過液通道、超聲波振動器和電源，投球滑套具有原始態(tài)和配合態(tài)；各投球滑套均配設(shè)有壓裂球，壓裂球進入配套的投球滑套后封堵第一過液通道；投球滑套配設(shè)有限位件，限位件將投球滑套限制在原始態(tài)，第一過液通道被封堵后，限位件失效，投球滑套由原始態(tài)切換為配合態(tài)；投球滑套處于原始態(tài)時，第一過液通道供壓裂液流通，并供下游的投球滑套配套的壓裂球穿過；投球滑套處于配合態(tài)時，第二過液通道供壓裂液流通。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及煤層瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超煤層超聲活化分段壓裂裝置。

背景技術(shù)

煤層瓦斯又稱煤層氣，是引起煤礦瓦斯災(zāi)害的致災(zāi)性氣體，同時還是一種賦存在煤層中、與煤共伴生的清潔能源。隨著開采深度的逐年增加，煤層瓦斯壓力不斷升高，地應(yīng)力條件愈加復(fù)雜，煤層透氣性不斷降低，抽采過程中瓦斯解吸困難，嚴重影響了煤礦的正常接續(xù)生產(chǎn)和人員安全。為提升瓦斯抽采效果，需提高煤層透氣性(增透)，對此一種基于定向長鉆孔的煤礦井下分段壓裂技術(shù)逐漸被采用，該技術(shù)通過在底板巷或者頂板巷設(shè)置鉆場，在硬煤、頂?shù)装逯惺┕ざㄏ蜷L鉆孔，通過封隔器實現(xiàn)分段壓裂。長鉆孔分段壓裂技術(shù)對煤層的硬度要求較高，軟煤施工長鉆孔會出現(xiàn)塌孔，抱鉆等現(xiàn)象，無法實現(xiàn)分段壓裂。針對軟煤一般采取頂?shù)装彘L鉆孔分段壓裂，使硬巖產(chǎn)生的裂縫延伸至煤層，從而為瓦斯移動提供通道。但在巖層中施工鉆孔，鉆孔的層位會直接影響壓裂裂縫的延伸效果，可能導(dǎo)致裂縫無法延伸進煤層，從而降低壓裂效果。

現(xiàn)有技術(shù)中心通過超聲波協(xié)助增透技術(shù)保證壓裂裂縫的延伸效果，其原理是利用超聲波在水中的三大效應(yīng)，即熱效應(yīng)、振動效應(yīng)、空化作用，來實現(xiàn)壓裂裂縫的進一步擴展和延伸，達到擴大壓裂范圍的效果。超聲波協(xié)同致裂技術(shù)多采用以下方案：在壓裂孔中用鉆桿送入超聲波換能器，通過電纜將超聲波換能器與鉆孔外的超聲波發(fā)生裝置接通，同時在壓裂孔內(nèi)送入注水管，并在孔口前部完成注漿封孔，開始壓裂作業(yè)時，首先通過注水管注入壓裂液，開始常規(guī)壓裂，同時開啟超聲波發(fā)生裝置并調(diào)整超聲波震動頻率，完成協(xié)同致裂。

然而分段壓裂結(jié)合超聲波協(xié)助增透技術(shù)時，由于分段壓裂技術(shù)的限制，導(dǎo)致無法裝入超聲波換能器，也無法通過電纜為超聲波換能器供電，只能在壓裂套管中安裝超聲波振動器，導(dǎo)致提供的超聲波功率較低，無法較好的達到增強壓裂效果的目的。因此，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供煤層超聲活化分段壓裂裝置，以解決或緩解上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：煤層超聲活化分段壓裂裝置，所述煤層中設(shè)有若干煤層鉆孔，煤層的超聲活化煤層分段壓裂裝置包括：

管件，所述管件的一部分伸入所述煤層鉆孔中；所述管件伸入所述煤層鉆孔中的部分套設(shè)有第一封堵器；所述管件伸入所述煤層鉆孔中的一端串聯(lián)有至少兩個投球滑套；相鄰所述投球滑套的連接處套設(shè)有第二封堵器；最上游的所述投球滑套與所述管件的連接處套設(shè)有第二封堵器，所述第一封堵器和所述第二封堵器均用于封孔；

所述投球滑套具有第一過液通道、第二過液通道、超聲波振動器和電源，所述投球滑套具有原始態(tài)和配合態(tài)；

壓裂泵，所述壓裂泵的輸出端與所述管件伸出所述煤層鉆孔的端部連通；所述壓裂泵的輸入端連通壓裂液容器；

壓裂球，各所述投球滑套均配設(shè)有所述壓裂球，所述壓裂球在所述管件和所述投球滑套中移動，所述壓裂球進入配套的所述投球滑套后封堵所述第一過液通道；

所述投球滑套配設(shè)有限位件，所述限位件將所述投球滑套限制在所述原始態(tài)，所述第一過液通道被封堵后，所述限位件失效，所述投球滑套由原始態(tài)切換為配合態(tài)；