[实用新型]煤矿井下分支钻孔用压抽一体装置

说明书

本实用新型公开了一种煤矿井下分支钻孔用压抽一体装置，包括压裂管，压裂管上串接有多个压裂滑套，压裂管靠近钻孔孔底的管段上串接有压差滑套；所述压裂管通过旁路有可拆卸地连接有气水分离器；所述压裂滑套和压差滑套均由活塞和管套组成，活塞与管套之间形成有仅供活塞单向移动的单向滑动配合结构，该单向滑动配合结构，由弹簧片和单向齿配合形成；管套壁上设有穿透管壁的通孔，活塞能够在外力推动下移动以打开通孔，压裂滑套的活塞构成具有所述内孔通道的球座。本实用新型的有益效果是，装置兼具压裂和抽采功能，可有效提高抽采效率，降低抽采成本。

技术领域

本实用新型属于煤层气开发领域，具体涉及一种煤矿井下分支钻孔用压抽一体装置。

背景技术

由于重庆地区煤炭赋存地质条件的复杂性，主要煤系地层沉积后，经历了强烈的构造运动，煤体构造遭到强烈破坏，其所属煤层多为松软煤层，具有煤层硬度低、瓦斯压力及含量高、透气性差等特点，煤层气(瓦斯)抽采难度大。经多年探索，水力压裂增透是低透气性煤层瓦斯抽采的关键技术措施之一，已形成“水治瓦斯”核心技术和“先压后抽”工作模式，取得了一定的成效。但是该方法存在以下局限性：(1)常规压裂钻孔主要采用底板巷穿层钻孔或本煤层顺层钻孔进行压裂，巷道及钻孔施工工程量大、成本高；(2)每个压裂钻孔通常只在孔底处进行一次压裂，因此，压裂钻孔数量多、封孔及压裂成本高、单孔裂影响范围小、瓦斯抽采量少、钻孔利用率低、抽采效率低、达标时间长，以致抽、采、掘部署紧张等；亟需研发一种能大面积区域化水力压裂增透与高效抽采瓦斯的方法。

近年来，随着非常规油气行业的发展，水平井钻井技术及多级分段压裂技术得到快速发展，如中国专利文献CN 108643877A公告的《煤矿井下煤层长钻孔分段压裂增透与抽采瓦斯方法》。随之也将水平井钻井技术广泛应用于煤矿井下长钻孔钻进，但是在分段压裂技术方面，由于煤矿井下狭小空间的限制，无法容纳庞大的地面压裂设备，而井下压裂泵功率有限，施工排量远小于地面压裂泵，无法满足长钻孔整体压裂增透的需要，因此，迫切需要研究可用于煤矿井下长钻孔及分枝钻孔分段压裂增透的技术。实现区域煤层均匀增透，提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯动力灾害危险性。

针对分段压裂装置，在油气田开发中，已使用过裸眼封隔器、可溶压裂球、有可溶解压裂球座的压裂滑套等工具，但是部分工具用于煤矿井下施工存在一定的问题，因此，需要在此基础上进行改进优化。

另外，目前，国内已开展过煤矿井下长钻孔分段压裂技术的研究，主要是对顺煤层定向长钻孔下套管，在套管中实现分段封隔及多段压裂，但是南方地区煤层普遍较松软，在本煤层实施长钻孔难度较大，只能实施顶板或底板分枝长钻孔(即在目标煤层顶板或底板实施长钻孔主孔，再由主孔开分枝进入煤层)，在分枝长钻孔中下入套管难度大，且在分枝钻孔中实施水泥浆固孔会将已形成的分枝孔封闭，压裂时不能有效的对煤层段进行压裂改造，因此，需要研究可用于裸眼分枝长钻孔分段压裂与高效抽采瓦斯的技术方法。同时，由于矿用压裂泵功率小，多数施工排量在1方/小时以下，根据油气行业地面水力压裂经验，施工排量一般在数方/分钟以上，煤矿井下施工排量远小于地面压裂，不能对煤层进行较好的体积改造。因此，需要探索增大煤矿井下水力压裂施工排量的方式，最大限度的提高施工排量及压裂效果。

针对分段压裂装置中的可溶解压裂球，油气田开发中常用铝镁合金材料制作，该压裂球密度较大，用在地面下向钻井中无任何问题，但是煤矿井下瓦斯治理孔大多为上向仰孔，且煤矿用的压裂泵功率远小于地面钻井的压裂泵，施工排量不足1立方米/分钟，难以将采用铝镁合金材料制作的可用压裂球送入压裂孔中预定的位置，也需要进行相应改进。

然而，现有压裂滑套和压差滑套在压裂完成后，滑套能够稳定地保持在原有位置的可靠性差，随着卸压过程，滑套会逐渐回位而形成对滑套压裂孔的部分封堵或完全封堵，不能满足抽采要求，为此，需要改进。

发明内容