一種煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆孔密封的方法，尤其是一種適用于煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高瓦斯低透氣性突出煤層瓦斯高效抽采是瓦斯治理的關(guān)鍵性難題，水力壓裂技術(shù)具有增大煤層透氣性、降低地應(yīng)力及增大卸壓范圍等優(yōu)點(diǎn)，對防治煤礦瓦斯災(zāi)害及煤層氣開采起到了很好的作用。煤層注水作為防塵、防治煤與瓦斯突出、軟化煤體以及提高頂煤冒放性等重要的工業(yè)性措施，在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。這兩項(xiàng)技術(shù)是煤礦治理災(zāi)害的主要手段，而高質(zhì)量的封孔是這兩項(xiàng)技術(shù)成功的前提和保障。若封孔長度不足，封孔質(zhì)量較差，孔內(nèi)的高壓水會通過鉆孔及鉆孔周邊的裂隙滲漏出來；若封孔長度較長，則會增加封孔成本?，F(xiàn)有技術(shù)只是對注漿材料和封孔裝置進(jìn)行改進(jìn)來提高密封效果，而在現(xiàn)場時注漿材料很難精確配比，封孔裝置又難以封住鉆孔周圍的裂隙，因此還需提出更具有廣泛適用性的封孔方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種方法簡單、省時、省力、節(jié)約成本、封孔效果好的煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法，包括如下步驟:
[0005]a.利用鉆割一體化設(shè)備在煤巖體上施工煤層注水或水力壓裂的鉆孔，鉆孔鉆至預(yù)定深度后緩慢退鉆；
[0006]b.當(dāng)鉆頭退至離孔口的距離為1^+1^時，開始對煤/巖體進(jìn)行第一次割縫，形成一個圓形縫槽，而后在退鉆過程中每隔一段距離進(jìn)行一次割縫，形成一個又一個的圓形縫槽，直至退鉆離孔口距離為Q的位置時停止割縫并完全退鉆；
[0007]c.將高壓管固定在封孔裝置上并形成一個整體，一并塞入至鉆孔內(nèi)，所述高壓管前后兩端露出封孔裝置的長度均為300?500mm，所述封孔裝置采用分體組合式，由注漿管、回漿管、前堵頭和后堵頭組成，注漿管和回漿管伸入到后堵頭內(nèi)，注漿管上設(shè)有注漿管閥門，回漿管上設(shè)有回漿管閥門；
[0008]d.通過注漿管向前堵頭和后堵頭之間的鉆孔及圓形縫槽內(nèi)進(jìn)行注漿，當(dāng)回漿管回漿時停止注漿，關(guān)閉注漿管閥門和回漿管閥門；
[0009]e.侍漿液凝固后，將高壓管連接到高壓栗上進(jìn)行煤層注水或水力壓裂的作業(yè)。
[0010]每一次割縫的時間為2?6min，割縫的壓力為15?25MPa，相鄰圓形縫槽之間的距離為300?500mm。
[0011]所述距離LjP 1^的長度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況預(yù)先的設(shè)定，但距離L i+L2的長度必須大于鉆孔應(yīng)力降低區(qū)的長度。
[0012]所述前堵頭和后堵頭的數(shù)量分別不能少于三個，且堵頭與堵頭之間的距離不得大于 200mm。
[0013]有益效果:煤層注水和水力壓裂是煤礦治理災(zāi)害的主要手段，高質(zhì)量的封孔是這兩項(xiàng)技術(shù)成功的前提和保障。若封孔長度不足，封孔質(zhì)量較差，孔內(nèi)的高壓水會通過鉆孔及鉆孔周邊的裂隙滲漏出來；若封孔長度較長，則會增加封孔成本。為了降低成本，縮短封孔的長度且提高封孔的質(zhì)量，為了降低成本縮短封孔的長度且提高封孔的質(zhì)量，本發(fā)明提出了在鉆孔封孔段內(nèi)割縫形成圓形縫槽并注漿的封孔方法，所形成的圓形縫槽可以擴(kuò)大漿液的滲透范圍，提高封孔段固結(jié)體與鉆孔的粘結(jié)力，水力割縫能夠增加鉆孔周圍煤巖透氣性，因此可以擴(kuò)大漿液的滲透范圍，注漿后所形成的多個圓形縫槽固結(jié)體可以提高整個固結(jié)體與鉆孔的粘結(jié)力，本方法簡單、省時、省力、節(jié)約成本，在提高封孔質(zhì)量的前提下可將封孔長度縮短15?30%，最大水壓提高10?20%。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法示意圖。
[0015]圖2是發(fā)明的多個圓形縫槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1 一鉆孔，2 —高壓管，3 —注漿管，4 一回漿管，5 —圓形縫槽，6 —后堵頭，7 一前堵頭，8 —注漿管閥門，9 一回漿管閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的兩個實(shí)施例作進(jìn)一步的描述
[0018]本發(fā)明的煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法，具體步驟如下:
[0019]a.利用鉆割一體化設(shè)備在煤巖體上施工煤層注水或水力壓裂的鉆孔1，鉆孔鉆至預(yù)定深度后緩慢退鉆；
[0020]b.當(dāng)鉆頭退至離孔口的距離為Li+L2時，開始對煤/巖體進(jìn)行第一次割縫，形成一個圓形縫槽5，而后在退鉆過程中每隔一段距離進(jìn)行一次割縫，形成一個又一個的圓形縫槽5，直至退鉆離孔口距離為1^的位置時停止割縫并完全退鉆；每一次割縫的時間為2?6min，割縫的壓力為15?25MPa，相鄰圓形縫槽5之間的距離為300?500mm ;所述距離Q和匕的長度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況預(yù)先的設(shè)定，但距離L AL2的長度必須大于鉆孔應(yīng)力降低區(qū)的長度。
[0021]c.將高壓管2固定在封孔裝置上并形成一個整體，一并塞入至鉆孔內(nèi)，所述高壓管2前后兩端露出封孔裝置的長度均為300?500_，所述封孔裝置采用分體組合式，由注漿管3、回漿管4、前堵頭7和后堵頭6組成，所述前堵頭7和后堵頭6的數(shù)量分別不能少于三個，且堵頭與堵頭之間的距離不得大于200mm ;注漿管3和回漿管4伸入到后堵頭6內(nèi)，注漿管3上設(shè)有注漿管閥門8，回漿管4上設(shè)有回漿管閥門9 ;
[0022]d.通過注漿管3向前堵頭7和后堵頭6之間的鉆孔及圓形縫槽5內(nèi)進(jìn)行注漿，當(dāng)回漿管4回漿時停止注漿，關(guān)閉注漿管閥門8和回漿管閥門9 ;
[0023]e.侍漿液凝固后，將高壓管2連接到高壓栗上進(jìn)行煤層注水或水力壓裂的作業(yè)。
[0024]實(shí)施例1、如圖1所示，對于實(shí)施本煤層鉆孔進(jìn)行煤層注水或者水力壓裂作業(yè)時，利用鉆割一體化設(shè)備在煤體上施工煤層注水或水力壓裂鉆孔1，鉆至預(yù)定深度后緩慢退鉆。當(dāng)鉆頭退至離孔口距離為1^+1^時開始進(jìn)行第一次割縫，形成一個圓形縫槽5，每一次割縫的時間為2?4min，割縫的壓力為15?20MPa，而后每隔一段距離進(jìn)行一次割縫形成一個又一個圓形縫槽5，相鄰圓形縫槽5之間的距離為300?400mm，直至距離孔口為Q的位置停止割縫并完全退鉆。將高壓管2穿過封孔裝置并固定形成一個整體，高壓管2前后露出的長度均為300?500_，隨后將整個整體一同塞入至鉆孔內(nèi)，封孔裝置采用分體組合式，由注漿管3、回漿管4、注漿管閥門8、回漿管閥門9、前堵頭7和后堵頭6組成，前堵頭7和后堵頭6的數(shù)量各不能少于三個，且堵頭與堵頭之間的距離不得大于200mm。通過注漿管3向前堵頭7內(nèi)、后堵頭6內(nèi)、前后堵頭之間的鉆孔及圓形縫槽5進(jìn)行注漿，當(dāng)回漿管4回漿時停止注漿，關(guān)閉注漿管閥門8和回漿管閥門9。侍漿液凝固后，將高壓管2連接高壓栗即可進(jìn)行煤層注水或水力壓裂的作業(yè)。
[0025]實(shí)施例2、對于實(shí)施穿層鉆孔進(jìn)行煤層注水或者水力壓裂作業(yè)時，利用鉆割一體化設(shè)備在巖體上施工煤層注水或水力壓裂鉆孔1，直至穿過整個煤層后緩慢退鉆。當(dāng)鉆頭退至離孔口距離為1^+1^時開始進(jìn)行第一次割縫，形成一個圓形縫槽5，每一次割縫的時間為4?6min，割縫的壓力為20?25MPa，而后每隔一段距離進(jìn)行一次割縫形成一個又一個圓形縫槽5，相鄰圓形縫槽5之間的距離為400?500mm，直至距離孔口為Q的位置停止割縫并完全退鉆。將高壓管2穿過封孔裝置并固定形成一個整體，高壓管2前后露出的長度均為300?500_，隨后將整個整體一同塞入至鉆孔內(nèi)，封孔裝置采用分體組合式，由注漿管3、回漿管4、注漿管閥門8、回漿管閥門9、前堵頭7和后堵頭6組成，前堵頭7和后堵頭6的數(shù)量各不能少于三個，且堵頭與堵頭之間的距離不得大于200mm。通過注漿管3向前堵頭7內(nèi)、后堵頭6內(nèi)、前后堵頭之間的鉆孔及圓形縫槽5進(jìn)行注漿，當(dāng)回漿管4回漿時停止注漿，關(guān)閉注漿管閥門8和回漿管閥門9。侍漿液凝固后，將高壓管2連接高壓栗即可進(jìn)行煤層注水或水力壓裂的作業(yè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法，其特征在于包括如下步驟: a.利用鉆割一體化設(shè)備在煤/巖體上施工煤層注水或水力壓裂的鉆孔(1)，鉆孔鉆至預(yù)定深度后緩慢退鉆； b.當(dāng)鉆頭退至離孔口的距離為Li+L2時，開始對煤/巖體進(jìn)行第一次割縫，形成一個圓形縫槽(5)，而后在退鉆過程中每隔一段距離進(jìn)行一次割縫，形成一個又一個的圓形縫槽(5)，直至退鉆離孔口距離為1^的位置時停止割縫并完全退鉆； c.將高壓管(2)固定在封孔裝置上并形成一個整體，一并塞入至鉆孔內(nèi)，所述高壓管(2)前后兩端露出封孔裝置的長度均為300~500mm，所述封孔裝置采用分體組合式，由注漿管(3)、回漿管(4)、前堵頭(7)和后堵頭(6)組成，注漿管(3)和回漿管(4)伸入到后堵頭(6)內(nèi)，注漿管(3)上設(shè)有注漿管閥門(8)，回漿管(4)上設(shè)有回漿管閥門(9); d.通過注漿管(3)向前堵頭(7)和后堵頭(6)之間的鉆孔及圓形縫槽(5)內(nèi)進(jìn)行注漿，當(dāng)回漿管(4)回漿時停止注漿，關(guān)閉注漿管閥門(8)和回漿管閥門(9); e.侍漿液凝固后，將高壓管(2)連接到高壓栗上進(jìn)行煤層注水或水力壓裂的作業(yè)。2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法，其特征在于:每一次割縫的時間為2~6min，割縫的壓力為15~25MPa，相鄰圓形縫槽(5)之間的距離為300?500mmo3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法，其特征在于:所述距離LjP 1^的長度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況預(yù)先的設(shè)定，但距離L片匕的長度必須大于鉆孔應(yīng)力降低區(qū)的長度。4.根據(jù)權(quán)利1所述的一種煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法，其特征在于:所述前堵頭(7)和后堵頭(6)的數(shù)量分別不能少于三個，且堵頭與堵頭之間的距離不得大于200mm。
【專利摘要】一種煤礦井下煤層注水和水力壓裂鉆孔密封的方法，利用鉆割一體化設(shè)備在煤/巖體上施工煤層注水或水力壓裂的鉆孔，鉆孔鉆至預(yù)定深度后緩慢退鉆；當(dāng)鉆頭退至離孔口的距離為L1+L2時，進(jìn)行一次次割縫，形成多個圓形縫槽，將高壓管固定在封孔裝置上，一并塞入至鉆孔內(nèi)，通過注漿管向前堵頭和后堵頭之間的鉆孔及圓形縫槽內(nèi)進(jìn)行注漿，侍漿液凝固后，將高壓管連接到高壓泵上進(jìn)行煤層注水或水力壓裂的作業(yè)。所形成的圓形縫槽可以擴(kuò)大漿液的滲透范圍，提高封孔段固結(jié)體與鉆孔的粘結(jié)力，本發(fā)明方法簡單、省時、省力、節(jié)約成本，在提高封孔質(zhì)量的前提下可將封孔長度縮短15～30％，最大水壓提高10～20％。
【IPC分類】E21B33/13
【公開號】CN105422043
【申請?zhí)枴緾N201510934648
【發(fā)明人】林柏泉, 宋吳兵, 郝志勇, 孫煒浩, 李博洋, 萬元
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月15日