[发明专利]一种近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置及其使用方法

权利要求书

1.一种近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置，其特征在于，依次包括通过中心管串联的前封隔器、前滚球轴承、偏心射孔器、后滚球轴承和后封隔器，所述偏心射孔器后部、后滚球轴承和后封隔器中穿设的中心管外套装有双液路连接管，所述前封隔器内的中心管上开设有若干中心管出液孔，所述后封隔器内的双液路连接管上开设有若干外管出液孔，所述偏心射孔器内开设有凸字形空腔，所述该空腔内设置有一体成型且贯穿中心管的导轨滑块和滑块限位挡板，所述偏心射孔器外壁上开设有与偏心射孔器内空腔相通的喷嘴，所述偏心射孔器上喷嘴开设在偏心射孔器厚壁侧。

2.如权利要求1所述的近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置，其特征在于，所述偏心射孔器呈锥形，偏心射孔器上喷嘴开设在远离锥形端的厚壁侧。

3.如权利要求1所述的一种近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置，其特征在于，所述偏心射孔器内导轨滑块和滑块限位挡板与偏心射孔器内空腔内径相适配，长度小于对应位置内腔长度，滑块限位挡板与偏心射孔器内空腔之间固定安装有若干弹簧。

4.如权利要求3所述的近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置，其特征在于，所述导轨滑块外包覆有滑块耐磨活塞。

5.如权利要求1所述的近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置，其特征在于，所述前封隔器前端为倒角引锥，前封隔器内腔为前封隔器腔体，前封隔器壁为前封隔器胶囊，后封隔器内腔为后封隔器腔体，后封隔器壁为后封隔器胶囊。

6.如权利要求1所述的近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置，其特征在于，所述偏心射孔器两侧的前滚球轴承和后滚球轴承外径尺寸相同且同心。

7.一种近煤层顶板定向射孔-压裂一体化装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，设计顶板钻孔参数，根据钻孔直径确定射孔-压裂工具串的最大外径、选择射孔-压裂位置确定工具串下放的预定位置；

S2，将射孔-压裂工具串下放到预定位置，两封隔器之间的钻孔段即为射孔-压裂钻孔段，下放顺序为从内往外依次为前封隔器、中心管、前滚球轴承、偏心射孔器、后滚球轴承、双液路连接管和后封隔器；

S3，泵注系统将高压水从双液路连接管进入管柱系统，中心管将高压水导入前封隔器，高压水从中心管出液孔进入前封隔器腔体使前封隔器胶囊膨胀坐封，高压水从外管出液孔进入后封隔器腔体使后封隔器胶囊膨胀坐封；

S4，高压水持续增压推动导轨滑块前移，使偏心射孔器壁上喷嘴打开，高压水从喷嘴往煤层方向射孔，通过调节注水压力，形成脉冲水射流，其中偏心射孔器的喷嘴在厚壁侧，两侧滚球轴承使其环向转动，在自重作用下使得喷嘴始终朝下指向煤层；

S5，高压水充满两个封隔器之间的腔体后，沿射孔点导向往煤层开始注水压裂，实现定向射孔压裂一体化。