[发明专利]一种随钻注水压裂装置及方法

说明书

本发明涉及一种随钻注水压裂装置及方法，属于煤矿井下钻探及压裂工程领域，具体涉及一种随钻注水压裂装置及方法。本发明克服了传统水力压裂技术中钻探及压裂施工分步进行、需要多次上下钻和更换钻具的工序复杂和压裂前多次扰动钻孔影响稳定性等问题。利用随钻注水压裂装置及配套的工艺方法能够紧接钻孔钻探施工及时实施穿层或顺层钻孔的注水压裂，无需额外上下钻和更换钻具等工序，设备简单、操作方便、风险可控，现场应用效果显著。

技术领域

本发明涉及一种注水压裂装置及方法，属于煤矿井下钻探及压裂工程领域，具体涉及一种随钻注水压裂装置及方法。

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，井下水力压裂技术已经实现了裸眼压裂、封隔器快速封孔等功能。但传统的井下水力压裂技术中钻探与压裂施工需依次分步进行，即按照预定方案先进行钻探施工，待钻孔施工完毕后退出孔内钻具，更换压裂管柱及配套工具送入孔内，进行后续压裂施工。不仅工艺工序复杂，且存在对钻孔多次扰动、影响钻孔稳定性等问题。

针对井下钻探及压裂施工相关工艺特点，通过深入调研，结合多年从事煤矿井下钻探及压裂技术的经验和成果，本发明研究设计出一种随钻注水压裂装置及施工工艺方法，实现了穿层或顺层钻孔随钻注水压裂工艺技术，避免了多次上下钻和更换钻具等工序，设备简单、操作方便、风险可控，现场应用效果显著。

发明内容

本发明的目的在于提供一种随钻注水压裂装置，本装置适用于井下穿层或顺层钻孔随钻注水压裂施工。由耐高压密封钻杆、抗扭高强封隔器、抗扭高强定压节流器、球座钻头总成及低密度球五部分组成，结构简单，操作简便，适用所有煤矿井下在用钻机。

为达到随钻注水压裂的目的，本发明的方案是：

一种随钻注水压裂装置，包括:

定压节流器，其外壁上设置有径向出水口，内部设置有一与定压弹簧相接触的滑套，所述滑套的内部设置有过流通道，所述过流通道在流体进入的一端的口径逐渐变小；其中，所述径向出水口位于所述滑套流体进入一端的滑动行程之内。

优选的，上述的一种随钻注水压裂装置，所述定压节流器的两端与钻杆相连，所述钻杆的前端装有球座钻头总成，所述球座钻头总成内设置有与所述过流通道相通的水路。

优选的，上述的一种随钻注水压裂装置，所述定压节流器内部设置有同心轴定位齿，所述滑套与所述同心轴定位齿齿合。

优选的，上述的一种随钻注水压裂装置，所述滑套流体进入的一端设置有沿流体流动方向直径逐渐变小的变径段。

优选的，上述的一种随钻注水压裂装置，还包括封隔器，所述定压节流器的两端通过所述封隔器连接钻杆；所述封隔器外层胶筒外径小于钻杆外径。

优选的，上述的一种随钻注水压裂装置，所述封隔器的外层采用多层橡胶制成，各层橡胶之间嵌有钢带。

一种随钻注水压裂方法，包括:

将一定压节流器两端与钻杆相连，在钻杆前端安装一球座钻头总成；所述定压节流器外壁上设置有径向出水口，内部设置有一与定压弹簧相接触的滑套，所述滑套的内部设置有过流通道，所述过流通道在流体进入的一端的口径逐渐变小；

座封所述球座钻头总成；

增加向所述定压节流器内的注水压力以驱使所述滑套轴向移动而打开所述径向出水口。

优选的，上述的一种随钻注水压裂方法，座封所述球座钻头总成包括：将低密度球投入钻杆内部，通过注水将低密度球推至球座钻头总成的球座卡台以封堵球座钻头总成。

优选的，上述的一种随钻注水压裂方法，增加向所述定压节流器内的注水压力至预设阈值以上以打开所述径向出水口。