[实用新型]一种梳状穿层定向长钻孔精准水力压裂设备

说明书

本实用新型涉及瓦斯开采领域，具体涉及一种梳状穿层定向长钻孔精准水力压裂设备，包括定向钻杆、水管、探管和压裂封孔器，定向钻杆上设有通道，水管连接在定向钻杆的一端上并和通道连通，探管和压裂封孔器均固定位于定向钻杆上。本方案解决了现有技术中煤层压裂效果不佳的问题。

技术领域

本实用新型涉及瓦斯开采领域，具体涉及一种梳状穿层定向长钻孔精准水力压裂设备。

背景技术

伴随煤炭开采过程中产生的大量瓦斯对于煤矿的安全生产构成了重大威胁。煤炭采前利用钻孔预抽煤层瓦斯是我国目前治理瓦斯问题的一项重要而有效的手段。随着井下定向钻进抽采技术及装备的研发进步，定向长钻孔预抽煤层瓦斯技术已得到广泛应用，其中针对碎软煤层，由于其成孔性较差，远距离顺层钻进难以实现，多采用在煤层顶底板岩层中实施定向长钻孔主孔钻进，然后通过主孔向煤层施工梳状穿层分支孔，实现对煤层瓦斯的大范围超前抽采。

近几年，为进一步提高碎软、低渗、高瓦斯突出的煤层瓦斯治理效果，对定向长钻孔实施水力压裂技术得到广泛应用研究，目前针对梳状穿层定向长钻孔水力压裂技术主要有以下技术：主孔、分支孔整体压裂技术，主要采取主孔、分支孔整体压裂，如图1所示，采用钢管制成的压裂管9插入到岩层12段的主孔10中，压裂封孔器7位于主孔10中，高压水体通过压裂管9流入到主孔10中，并从主孔10流入到分支孔11中。如此高压水体大部分作用于岩层12段，只有少量的高压水体作用于煤层13段，如此一来，整体水力压裂存在以下缺陷：1)由于岩层12段中发育有裂隙(尤其在构造复杂区域)，注水过程中随着压力的增加，水体会从岩层12段裂隙发生流失，造成梳状穿层定向长钻孔保压很困难，分支孔11内流体压力难以上升，以致煤层13压裂效果不佳；2)由于煤层13具有很强的非均质性，主孔10、分支孔11整体压裂过程中，高压水体首先作用于煤岩力学性质最薄弱处，煤层13薄弱处一旦发生破裂形成优势通道，高压水体很难再作用于煤层13非薄弱处，造成煤层13压裂效果不均匀，后期对瓦斯的抽采也不均匀。

鉴于上述技术存在的问题，后来有人提出了梳状穿层定向长钻孔分孔水力压裂技术，如图2所示，在分支孔11的端部的两侧设有压裂封孔器7，从压裂管9中流出的高压水体被压裂封孔器7堵塞而不会向主孔10的其他部位流动，高压水体只能够位于主孔10的某一部位和某一个分支孔11中。该技术主要解决了整体水力压裂效果不均匀的问题，一定程度上解决保压难的问题，但仍然存在高压水体部分作用于岩层12段的问题，这个问题对于顶底板岩石完整性较好的煤层而言，能量损失并不是很大，但对于顶底板岩石完整性不好的煤层以及处于构造复杂区域的煤层而言，势必还是会造成高压水的流失，造成梳状穿层定向长钻孔保压很困难，分支孔11内流体压力难以上升，以致煤层13压裂效果不佳的问题。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种梳状穿层定向长钻孔精准水力压裂设备，以解决现有技术中煤层压裂效果不佳的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种梳状穿层定向长钻孔精准水力压裂设备，包括定向钻杆、水管、探管和压裂封孔器，定向钻杆上设有通道，水管连接在定向钻杆的一端上并和通道连通，探管和压裂封孔器均固定位于定向钻杆上。

本方案的原理及优点是：本方案中采用定向钻杆上的通道能够对高压水进行输送，现有技术中只是使用定向钻杆进行钻孔，定向钻杆钻孔完毕后，再将压裂管(简单结构的钢管)输送到孔中，通过压裂管将高压水输入到孔中，压裂管不具有定向导向功能，只具有传输高压水的功能，虽然能够对分支孔进行压裂，但是压裂管在输送到孔中过程中，无法判断压裂管输送的位置，无法将压裂封孔器输送到分支孔中，压裂封孔器的封孔位置仍然位于主孔中，从而使得压裂效果不好。