[发明专利]一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法

摘要

一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，利用钻机向坚硬顶板内部施工致裂钻孔至设计位置，用于静态致裂的导向钻孔布置在两个脉动水力压裂钻孔之间，组成一个致裂体系。采用频率可调节的等量分流器将压裂钻孔连接至脉动注水泵，静态致裂孔则采用静态破碎剂浆液填充。在静态破碎剂浆液的膨胀力作用下，监测钻孔周围形成初始裂隙，释放出的热量不断向钻孔周围岩层辐射，产生一类似椭圆状的温度场，降低岩层弹性模量；在不同频率的水压力作用下，压裂钻孔周围岩层形成断裂带、疲劳带和原应力带三带，压力水沿着裂隙流动至受热传导作用的岩层时，水热效应弱化岩层强度，缩短了钻孔之间裂隙带的贯通时间。该方法能充分提高钻孔利用率，操作简单，施工安全可靠。

主权项

1.一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，其特征在于包括如下步骤：a. 钻孔：利用钻机向坚硬顶板（1）内施工多个钻孔至设计深度，多个钻孔包括静态致裂钻孔（3）和脉动水力压裂钻孔（2），静态致裂钻孔（3）两侧的钻孔为脉动水力压裂钻孔（2），每两个脉动水力压裂钻孔（2）和一个静态致裂钻孔（3）组合成一个致裂体系；b.封孔注浆：利用双孔封孔器（11）对静态致裂钻孔（3）进行封堵，将混合均匀的静态破碎剂浆液通过注浆管（13）注入到静态致裂钻孔（3）内部，持续注浆至回浆管（12）出现浆液回流现象，分别关闭连接在注浆管（13）入口处和回浆管（12）出口处的截止阀（7）；c.注水管路连接：在脉动水力压裂钻孔（2）内安装连通管，利用耐高压封孔器（4）分别对一个静态致裂钻孔（3）两侧的两个脉动水力压裂钻孔（2）进行封孔，并在孔口连通管上安装单向截止阀（5）和压力表（6），然后将连通管的外露端口与注水管路（10）相连接，注水管路（10）经频率可调节的等量分流器（8）与脉动注水泵（9）相连；d.注水：当注入到静态致裂钻孔（3）内部的静态破碎剂浆液反应超过2h后，启动脉动注水泵（9），打开连接在分流器（8）两侧出口处的截止阀（7）向两个脉动水力压裂钻孔（2）进行注水；e.当压力表（6）监测到的注水压力P<1–1.5MPa时，分别打开连接在注浆管（13）入口处和回浆管（12）出口处的截止阀（7），持续向注浆管（13）内注水，直至回浆管（12）出现浑浊流体流出时，关闭分流器、注浆管和回浆管的截止阀（7），关闭脉动注水泵（9），停止注水。