[發(fā)明專利]一種觸發(fā)式封孔壓裂結(jié)構(gòu)及壓裂方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210305680.2
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114607340A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚壯壯;武文賓;趙旭生;張慶華;張玉明;孫朋;潘雪松;劉洋;李良偉;李日富;耿延輝;馬淑胤;寧二強
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B33/12
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 李弱萱

本發(fā)明涉及一種觸發(fā)式封孔壓裂結(jié)構(gòu)及壓裂方法，屬于煤礦井下水力壓裂領(lǐng)域。包括封隔器、篩管、壓裂管和單向閥門等，所述封隔器包括封隔器膠囊、中心管，第二出液孔等，所述篩管包括倒角引鞋，活塞、彈簧、第一出液孔等，連接順序為從孔底外依次為引鞋，篩管，壓裂管，封隔器膠囊，壓裂管串聯(lián)至孔口連接單向閥門。低壓時壓裂液不會從第一出液孔出水，先使封隔器膠囊膨脹封孔，壓裂液持續(xù)增壓達到設(shè)定閾值后，觸發(fā)篩管內(nèi)彈簧壓縮，活塞往里推進，使得壓裂液可以從第一出液孔進入鉆孔被封隔器密閉的腔體內(nèi)憋壓對煤層開展壓裂。壓裂后通過單向閥門實現(xiàn)自動保壓功能，并且泄壓后可回收重復(fù)使用，本壓裂管柱系統(tǒng)操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)單封隔器封孔、壓裂、保壓一體化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦井下水力壓裂領(lǐng)域，涉及一種觸發(fā)式封孔壓裂結(jié)構(gòu)及壓裂方法。

背景技術(shù)

高瓦斯、低滲煤層的瓦斯治理一直是業(yè)界研究高地，如何提高煤層的透氣性，高效抽采瓦斯成為我國各高校、研究所以及煤炭企業(yè)一直以來的重要課題。目前已形成一系列煤層增透強化瓦斯抽采技術(shù)，包括鉆孔水力壓裂、深孔預(yù)裂爆破、水力沖孔、水力割縫等。而水力壓裂作為一種煤層增透措施，具有增透范圍大，效果好等優(yōu)點，因此在高瓦斯低透礦井中應(yīng)用越來越廣泛。

水力壓裂成功的關(guān)鍵在于封孔的精度和可靠性。傳統(tǒng)的井下水力壓裂是多為水泥砂漿封孔，水泥砂漿注漿封孔主要存在以下問題：一是水泥砂漿注漿水灰比不好控制，如果水泥沉淀量大的話，難以保證封孔層位達到預(yù)設(shè)位置要求，封孔不到位導(dǎo)致壓裂無效。二是難以掌握水泥砂漿的粘稠度，太稠的話，當(dāng)漿液從壓裂篩管返漿時，易造成壓裂管堵塞使得注水不暢。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種觸發(fā)式封孔壓裂結(jié)構(gòu)及壓裂方法，該裝置特點是液壓坐封，液壓解封，靠封隔器向外擴張來封隔壓裂孔、形成壓裂環(huán)形空間。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種觸發(fā)式封孔壓裂結(jié)構(gòu)，包括串聯(lián)布置的壓裂管、封隔器、篩管；所述壓裂管用于向封隔器及篩管內(nèi)通入液體并施壓；所述封隔器受壓后沿其徑向膨脹以實現(xiàn)坐封；所述篩管內(nèi)設(shè)有活塞，所述活塞上設(shè)有朝向所述篩管內(nèi)部的彈簧，所述篩管上設(shè)有第一出液孔；所述篩管受壓后壓縮彈簧，使液體經(jīng)第一出液孔進入被封隔器密封的鉆孔段進行壓裂。

可選的，所述篩管遠離所述封隔器的一端上設(shè)有倒角引鞋。

可選的，所述彈簧一端固定連接在所述篩管內(nèi)部，另一端固定連接在所述活塞上。

可選的，所述彈簧的壓緊程度決定所述篩管被施壓后進入液體的壓力閾值，該壓力閾值大于所述封隔器的起封壓力以確保封隔器順利坐封。

可選的，所述封隔器包括封隔膠囊、設(shè)置在封隔膠囊內(nèi)的中心管，所述中心管與所述封隔膠囊之間形成環(huán)形腔體；所述中心管上設(shè)有第二出液孔。

可選的，所述壓裂管遠離所述封隔器的一端上設(shè)有用于泄壓和/或保壓的單向閥門。

一種觸發(fā)式封孔壓裂方法，在鉆孔內(nèi)由內(nèi)至外依次布置篩管、封隔器、壓裂管；所述壓裂管用于向所述封隔器及所述篩管內(nèi)通入液體并施壓；所述封隔器受壓后沿其徑向膨脹以實現(xiàn)坐封；坐封封堵鉆孔后持續(xù)施壓，達到所述篩管的壓力閾值后，所述篩管沿其徑向向鉆孔內(nèi)施壓實現(xiàn)壓裂。

可選的，所述篩管遠離所述封隔器的一端上設(shè)有單向閥門，在壓裂過程中該單向閥門對封隔器及篩管進行施壓、保壓；保壓結(jié)束后，該單向閥門泄壓。

可選的，所述封隔器包括封隔膠囊、設(shè)置在封隔膠囊內(nèi)的中心管，所述中心管與所述封隔膠囊之間形成環(huán)形腔體；所述中心管上設(shè)有第二出液孔；泄壓后所述封隔器恢復(fù)至施壓前尺寸，循環(huán)使用。

可選的，所述封隔膠囊使用采用金屬膨脹筒，卸載后該金屬膨脹筒恢復(fù)至施壓前尺寸，恢復(fù)率為100％。

本發(fā)明的有益效果在于：