[发明专利]一种煤层长钻孔注水分段启裂装置及方法

权利要求书

1.一种煤层长钻孔注水分段启裂装置，其特征在于，包括管体、固定卡扣、膨胀密封圈、挡板、密封扇片、转轴和轴限位卡扣；所述管体包括多个管段；所述管体外侧设置有固定卡扣和膨胀密封圈，管体内侧设置有挡板，管体内壁还设置有对称的限位槽，限位槽内设置有轴限位卡扣，转轴和密封扇片通过限位槽固定；所述管体内侧还设置有扇片限位弹簧和扇片限位卡扣，所述密封扇片移动旋转密封管体后，密封扇片固定在挡板和扇片限位卡扣之间；所述管体的每个管段上在管体内侧至少设置有一对扇片限位卡扣，相对布置的扇片限位卡扣设置方向相反；所述扇片限位卡扣和管体内壁上的卡槽铰接，扇片限位弹簧连接卡槽底部和扇片限位卡扣；所述密封扇片的端部还设置有弧形金属片；所述管段的外直径均小于钻孔孔径，所述钻孔从煤层上方向下钻设；所述管段的直径由钻孔内至外依次增大；所述转轴呈柱状，转轴的两端设置有滑片和固定圆柱，所述滑片和限位槽的滑动段卡合；所述限位槽的滑动段内还设置有轴限位卡扣和轴限位弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种煤层长钻孔注水分段启裂装置，其特征在于，所述管体的每个管段外侧设置有一个以上的膨胀密封圈，所述膨胀密封圈紧密包裹在管体上，膨胀密封圈具体为遇水膨胀止水橡胶条。

3.根据权利要求1所述的一种煤层长钻孔注水分段启裂装置，其特征在于，所述管体外侧设置有多个凹槽，固定卡扣和凹槽的底部铰接，固定弹簧连接凹槽的底部和固定卡扣；所述固定卡扣的长度大于凹槽的长度，固定卡扣外露段的朝向和管段进入钻孔的方向相反。

4.根据权利要求1所述的一种煤层长钻孔注水分段启裂装置，其特征在于，所述管体的每个管段端部为弧形，或管体的端部设置有斜坡状边缘，并且每个管段的后端设置有螺纹。

5.一种煤层长钻孔注水分段启裂方法，利用权利要求1至4任一项所述的一种煤层长钻孔注水分段启裂装置，其特征在于，步骤包括：

步骤A.利用钻机沿煤层向下钻孔，根据钻孔长度确定煤层长钻孔注水分段启裂装置管体的管段数量，其中管段的间隔距离为10～15m；

步骤B.组装并检查煤层长钻孔注水分段启裂装置的密封性和活动性能，铰接和滑动部位涂抹润滑油；

步骤C.将煤层长钻孔注水分段启裂装置的管段分别通过导杆送入钻孔内，送至指定位置后回拽各个管段使各管段固定在钻孔内；

步骤D.进行封孔，对钻孔进行高压注水，分段启裂煤体。

6.根据权利要求5所述的一种煤层长钻孔注水分段启裂方法，其特征在于，钻孔内注水后，膨胀密封圈遇水膨胀封堵钻孔，当孔底压力达到启裂压力时，裂缝使孔内流量增大，第一管段流速增幅最大，动压推动转轴和密封扇片旋转实现第一管段密封；随后依次启裂剩余的管段间煤体。