[发明专利]一种耐高压钻孔密封方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高压钻孔密封方法，尤其适用于煤矿井下钻孔爆破孔口高压密封、钻孔高压水力压裂封孔、爆破钻孔、测压钻孔、瓦斯抽放钻孔、煤层注水钻孔以及隧道掘进、地下及水下浇注系统等钻孔的密封。

技术背景

我国煤矿地质条件复杂，高瓦斯煤层占50%-70%，而高瓦斯低透气性煤层又占其中的70%左右。为了提高低透气性煤层的透气性，常采用井下煤层高压水力压裂、深孔松动爆破等技术对煤体进行卸压增透，这些技术都需要在煤层内进行钻孔，通过注入高压水或者炸药爆炸产生的能量使得煤体裂隙增多，提高煤层透气性。其中一个技术难题就是钻孔高压密封问题，例如对煤层实施高压水力压裂，为了在煤体内部形成有效的裂隙网络，对于埋藏深度1000m的煤层，钻孔的密封能力需要承受30MPa以上的水压，否则钻孔出现漏水而影响压裂效果。由于井下钻孔周围的煤岩体强度较低（尤其在松软的岩层和煤层中），钻孔周围往往存在微裂隙，这种情况增加了密封的难度，为了保证水力压裂的质量和压裂成功率，必须开发高压钻孔密封技术。目前国内普遍采用水泥砂浆、封孔器、泡沫聚氨酯等材料进行钻孔密封，但是在实施过程中往往会出现钻孔密封不严、或者封孔材料强度不够的现象，导致高压水泄漏或者高能气体能量沿钻孔轴向释放，难以对钻孔周围煤体的形成有效卸压的松动，煤体透气性变化不大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种方法简单、操作容易的耐高压钻孔密封方法。

技术方案：本发明的耐高压钻孔密封方法，包括如下步骤：

a．向已施工完成的钻孔中插入第一注浆管；

b．经第一注浆管向钻孔深度为27～29m处注入Ⅰ注浆厚度L₃的Ⅰ耐高压密封材料，注完之后关闭球阀；

c．向钻孔内分别插入深度为1～2m的第二注浆管、深度为5～6m的第三注浆管、位于钻孔顶部且深度为2~3m的回浆管；

d． 通过第二注浆管在钻孔孔口注入Ⅱ注浆厚度L₁的Ⅱ耐高压密封材料进行封孔，注完之后关闭球阀；

e． 待钻孔内前后两段的耐高压密封材料凝固后，通过第三注浆管向由两段高强度密封材料阻隔形成的隔层中注入复合聚氨酯，直至充满隔层厚度L₂，关闭第三球阀、第四球阀。

所述的高强度密封材料为耐压强度大于30MPa的膨胀水泥冻材料；所述的Ⅰ、Ⅱ注浆厚度L₃、L₁均为1~2m；所有注浆管前端管壁上均设有0.5~1m的花眼；所述的柔性材料为复合聚氨酯。

有益效果：本发明根据“强弱强”结构控制力学效应，在钻孔密封过程中采用“硬~软~硬”的多段密封介质进行密封。两头硬介质保证了钻孔密封的强度，而中部的软介质则使爆破产生的能量在一定程度上进行吸收并作用在周围煤体上，钻孔的密封能力能够承受30MPa以上的水压，能解决钻孔耐压强度不够、钻孔密封不严、封孔位置无法确认的问题。其方法简单、操作容易，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明钻孔封孔方法示意图

图中：1-1－第一注浆管，1-2－第二注浆管，1-3－第三注浆管，2-1－内孔密封材料，2-2－外孔密封材料，3－柔性材料，4－钻孔，5－回浆管；6-1－第一球阀，6-2－第二球阀，6-3－第三球阀，6-4－第四球阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：

本发明的耐高压钻孔密封方法，首先向煤层中施工深度40m以上、孔径φ113mm的已施工完成的钻孔4中插入第一注浆管1-1；经第一注浆管1-1向钻孔4深度为27～29m处注入Ⅰ注浆厚度L₃为1~2m的Ⅰ耐高压密封材料2-1，耐高强度密封材料2-1为耐压强度大于30MPa的膨胀水泥冻材料。Ⅰ注浆厚度L₃注完之后关闭球阀6-1；向钻孔4内分别插入深度为1～2m的第二注浆管1-2、深度为5～6m的第三注浆管1-3、位于钻孔4顶部且深度为2~3m的回浆管5，所有注浆管前端管壁上均设有0.5~1m的花眼。通过第二注浆管1-2在钻孔4的孔口注入Ⅱ注浆厚度L₁为1~2m的Ⅱ耐高压密封材料2-2进行封孔，Ⅱ注浆厚度L₁注完之后关闭球阀6-2；待钻孔4内前后两段的Ⅰ注浆厚度L₃、Ⅱ注浆厚度L₁耐高压密封材料层凝固后，通过第三注浆管1-3向由两段高强度密封材料阻隔形成的隔层L₂中注入复合聚氨酯的柔性材料3，直至充满24~26m的隔层厚度L₂，当回浆管5内流出浆液，表明隔层厚度L₂充满，此时关闭第三球阀6-3、第四球阀6-4，耐高压钻孔密封结束。