[发明专利]井下煤层水力压裂裂缝导向扩展的方法

权利要求书

1.一种井下煤层水力压裂裂缝导向扩展的方法，其特征在于：包括如下步骤：（一）钻进压裂钻孔以及导向钻孔，压裂钻孔为一个，导向钻孔为环绕压裂钻孔周圈间隔设置，对压裂钻孔以及每个导向钻孔均分别进行径向的水射流割缝，水射流割缝通过高压水射流割缝装置实现，（二）对压裂钻孔以及每个导向钻孔均分别进行封孔，（三）对压裂钻孔进行水力压裂。

2.如权利要求1所述的井下煤层水力压裂裂缝导向扩展的方法，其特征在于：步骤（一）中，水射流割缝时：首先确定水射流割缝深度R_s：

上式中，R_s为水射流割缝深度（单位mm），C_f为水的动摩擦系数，d为高压水射流割缝装置的喷嘴直径（单位mm），为煤的抗压强度（单位MPa），P为高压水射流割缝装置的喷嘴出口压力（MPa），为阻尼系数，u为高压水射流割缝装置的钻杆旋转速度（r/s）；d₁为钻杆直径

根据水射流割缝深度计算塑性区半径R_p的大小：

式中，R_p为塑性区半径（单位m），P₀为原岩应力（单位MPa），c为内聚力（单位MPa），为内摩擦角（单位°）；

    确定压裂钻孔位置后，按照确定压裂钻孔与导向钻孔的间距，在压裂钻孔周边呈环形布置导向钻孔，D为压裂钻孔与导向钻孔的中心间距。

3.如权利要求1或2所述的井下煤层水力压裂裂缝导向扩展的方法，其特征在于：在步骤（二）中，通过封孔装置对压裂钻孔以及导向钻孔进行封孔，封孔装置包括木塞、注浆管和注水管，注浆管和注水管均穿插在木塞上，注浆管后端设有球形第二截止阀，注水管前端口周圈固定有棉纱，注水管前端口与一根筛管的后端口对接，筛管的管壁设置筛孔，筛管的前端口内设堵头，封孔时，将注水管前端的筛管送至钻孔孔底处，木塞固定在钻孔孔口处，注浆管的前端口位于木塞与棉纱之间，注浆管后端连接注浆泵，通过注浆泵将水泥浆注入钻孔内，直至水泥浆浆液从注水管返出，停止注浆，水泥浆凝固后，再进行步骤（三）。

4.如权利要求3所述的井下煤层水力压裂裂缝导向扩展的方法，其特征在于：导向钻孔内的封孔装置注水管后端设有第二压力表和开关阀，开关阀位于第二压力表后侧。

5.如权利要求4所述的井下煤层水力压裂裂缝导向扩展的方法，其特征在于：所述高压水射流割缝装置包括钻机、钻机上设置的钻杆、与钻杆后端连接的第一输水管路、连接在钻杆前端的钻头以及设置在钻杆与钻头之间的割缝器，割缝器设有径向的喷嘴，第一输水管路设有密封输液器，第一输水管路通过密封输液器连接钻杆后端。

6.如权利要求5所述的井下煤层水力压裂裂缝导向扩展的方法，其特征在于：在步骤（三）中，对压裂钻孔进行水力压裂封孔时，将压裂钻孔内封孔装置的注水管连接水力压裂装置，水力压裂装置包括第二输水管路，并且第二输水管路的出水端连接注水管的后端。