[发明专利]煤层超声活化分段压裂装置

说明书

本申请涉及煤层瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种超煤层超声活化分段压裂装置。煤层超声活化分段压裂装置，包括：管件，管件的一部分伸入煤层钻孔中管件伸入煤层钻孔中的一端串联有至少两个投球滑套；投球滑套具有第一过液通道、第二过液通道、超声波振动器和电源，投球滑套具有原始态和配合态；各投球滑套均配设有压裂球，压裂球进入配套的投球滑套后封堵第一过液通道；投球滑套配设有限位件，限位件将投球滑套限制在原始态，第一过液通道被封堵后，限位件失效，投球滑套由原始态切换为配合态；投球滑套处于原始态时，第一过液通道供压裂液流通，并供下游的投球滑套配套的压裂球穿过；投球滑套处于配合态时，第二过液通道供压裂液流通。

技术领域

本申请涉及煤层瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种超煤层超声活化分段压裂装置。

背景技术

煤层瓦斯又称煤层气，是引起煤矿瓦斯灾害的致灾性气体，同时还是一种赋存在煤层中、与煤共伴生的清洁能源。随着开采深度的逐年增加，煤层瓦斯压力不断升高，地应力条件愈加复杂，煤层透气性不断降低，抽采过程中瓦斯解吸困难，严重影响了煤矿的正常接续生产和人员安全。为提升瓦斯抽采效果，需提高煤层透气性(增透)，对此一种基于定向长钻孔的煤矿井下分段压裂技术逐渐被采用，该技术通过在底板巷或者顶板巷设置钻场，在硬煤、顶底板中施工定向长钻孔，通过封隔器实现分段压裂。长钻孔分段压裂技术对煤层的硬度要求较高，软煤施工长钻孔会出现塌孔，抱钻等现象，无法实现分段压裂。针对软煤一般采取顶底板长钻孔分段压裂，使硬岩产生的裂缝延伸至煤层，从而为瓦斯移动提供通道。但在岩层中施工钻孔，钻孔的层位会直接影响压裂裂缝的延伸效果，可能导致裂缝无法延伸进煤层，从而降低压裂效果。

现有技术中心通过超声波协助增透技术保证压裂裂缝的延伸效果，其原理是利用超声波在水中的三大效应，即热效应、振动效应、空化作用，来实现压裂裂缝的进一步扩展和延伸，达到扩大压裂范围的效果。超声波协同致裂技术多采用以下方案：在压裂孔中用钻杆送入超声波换能器，通过电缆将超声波换能器与钻孔外的超声波发生装置接通，同时在压裂孔内送入注水管，并在孔口前部完成注浆封孔，开始压裂作业时，首先通过注水管注入压裂液，开始常规压裂，同时开启超声波发生装置并调整超声波震动频率，完成协同致裂。

然而分段压裂结合超声波协助增透技术时，由于分段压裂技术的限制，导致无法装入超声波换能器，也无法通过电缆为超声波换能器供电，只能在压裂套管中安装超声波振动器，导致提供的超声波功率较低，无法较好的达到增强压裂效果的目的。因此，针对上述现有技术的不足，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供煤层超声活化分段压裂装置，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：煤层超声活化分段压裂装置，所述煤层中设有若干煤层钻孔，煤层的超声活化煤层分段压裂装置包括：

管件，所述管件的一部分伸入所述煤层钻孔中；所述管件伸入所述煤层钻孔中的部分套设有第一封堵器；所述管件伸入所述煤层钻孔中的一端串联有至少两个投球滑套；相邻所述投球滑套的连接处套设有第二封堵器；最上游的所述投球滑套与所述管件的连接处套设有第二封堵器，所述第一封堵器和所述第二封堵器均用于封孔；

所述投球滑套具有第一过液通道、第二过液通道、超声波振动器和电源，所述投球滑套具有原始态和配合态；

压裂泵，所述压裂泵的输出端与所述管件伸出所述煤层钻孔的端部连通；所述压裂泵的输入端连通压裂液容器；

压裂球，各所述投球滑套均配设有所述压裂球，所述压裂球在所述管件和所述投球滑套中移动，所述压裂球进入配套的所述投球滑套后封堵所述第一过液通道；

所述投球滑套配设有限位件，所述限位件将所述投球滑套限制在所述原始态，所述第一过液通道被封堵后，所述限位件失效，所述投球滑套由原始态切换为配合态；