[发明专利]煤矿井下长钻孔水力压裂封隔器解卡方法

说明书

本发明公开一种煤矿井下长钻孔水力压裂封隔器解卡方法，包括如下步骤：S10，将解卡装置与封隔器连接实施压裂；S20，当封隔器受阻需要解卡时，将低密度球投入压裂管内并通过高压水输送至柱塞球座，实现压裂管路截流；随着高压水持续注入，管内压力升高，低密度球在管内压力作用下使弹簧压缩，推动柱塞球座向孔底方向移动；S30，柱塞球座移动一定行程后，阀体上的出水口打开，高压水在孔壁的约束下向孔底方向流动，冲洗受阻封隔器，同时出水口流出的高压水打击孔壁产生后退力，有助于封隔器移动和起拔，共同实现封隔器清渣、解卡；S40，解卡成功后停止注水，弹簧及柱塞球座恢复至原始位置。本发明解决了孔内压裂封隔器遇阻无法顺利退出的技术问题。

技术领域

本发明涉及水力压裂技术领域，具体涉及一种煤矿井下长钻孔水力压裂封隔器解卡方法。

背景技术

水力压裂技术是煤层瓦斯强化抽采和冲击地压防治的重要手段，随着煤矿井下钻探机具与水力压裂装备的不断发展和进步，井下水力压裂已由传统的穿层钻孔点式压裂转变为长钻孔(孔深＞300m)区域压裂。长钻孔水力压裂通常采取封隔器快速、定点封孔方式实现，且为裸眼压裂，即压裂段不进行套管和水泥固孔。

对于裸眼压裂，由于地层孔隙和裂隙的客观存在，封隔器在压裂实施过程中，受到压差的影响，经常出现封隔效果不佳的现象，表现为孔口淋水和流水，致使高压水携带的煤(岩)屑在封隔器里端沉积。封隔器压力一旦卸除，沉积的煤(岩)屑将迅速流向封隔器与孔壁之间的环空空间。环空内大量聚集的煤(岩)屑大大增加了封隔器与孔壁之间的摩擦力、甚至出现堵塞，直接导致封隔器被卡、造成孔内压裂施工事故，该问题处理难度大、风险高，现有解卡操作极易造成孔内压裂管柱折断，进而导致压裂工程中断和失败，损失较大。压裂封隔器遇阻被卡严重影响井下长钻孔水力压裂技术的推广应用，问题亟待解决。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种煤矿井下长钻孔水力压裂封隔器解卡装置及方法，实现了孔内压裂遇阻封隔器的紧急解卡处理，且设备简便、操作简单、风险可控，现场应用效果显著。

一方面，本发明提供了一种煤矿井下长钻孔水力压裂封隔器解卡装置，包括阀体、柱塞球座、低密度球、下接头和弹簧，所述下接头的一端与所述阀体连接，另一端与封隔器连接，在所述阀体上对应所述柱塞球座位置处开设有多个出水口，多个出水口分布于所述阀体周围，所述出水口向孔底方向倾斜，其角度与所述阀体的中心轴线成一定夹角；所述弹簧位于所述阀体和所述下接头连接的空腔内，所述弹簧一端抵接于所述柱塞球座，另一端抵接于所述下接头。

进一步地，在所述阀体上对应所述柱塞球座中部位置处均匀开设有2-6个出水口，所述出水口角度与所述阀体的中心轴线成30°-60°夹角。

优选地，在所述阀体上对应所述柱塞球座中部位置处均匀开设有4个出水口，所述出水口角度与所述阀体的中心轴线成45°夹角，从而使封隔器冲洗效果更好，产生的后退力更大，解卡成功率更高。

进一步地，在所述柱塞球座两端分别设置有槽，所述槽内安装有密封圈，密封圈优选为复合式密封硬垫圈，防止柱塞球座反复过出水口导致胶圈变形和损坏，增加垫圈密封效果和使用寿命。

进一步地，阀体为一次成型的钢制结构。

进一步地，弹簧受力压缩，不受力恢复原形，预制初始收缩压力不小于2MPa。

进一步地，下接头与封隔器螺纹连接，下接头与封隔器连接的一端设置有外螺纹。

进一步地，为了提高密封效果，所述阀体与下接头连接处设置密封圈。

另一方面，本发明提供了一种煤矿井下长钻孔水力压裂封隔器解卡方法，包括如下步骤：

步骤S10，上述解卡装置与压裂钻孔的封隔器连接安装，送入孔内相应位置，实施钻孔水力压裂；