[实用新型]用于煤矿近水平压裂钻孔的带压封孔装置

说明书

本实用新型公开了一种用于煤矿近水平压裂钻孔的带压封孔装置，包括抽采管、注浆管和返浆管；抽采管前端形成有抽采筛管，抽采管位于孔口封孔囊袋和孔底封孔囊袋之间的管段上形成有回气滤水结构；注浆管由第一注浆管和第二注浆管组成，第一注浆管在穿过孔口封孔囊袋后伸入孔底封孔囊袋；第二注浆管由孔底封孔囊袋接出，并朝向孔口封孔囊袋，且第二注浆管上设有爆破限压阀；返浆管贯穿孔口封孔囊袋，返浆管位于钻孔孔口外部的管段上设有泄压阀或背压型安全阀。本实用新型的有益效果是，结构简单、操作方便；利用该封孔装置封孔所形成的封孔段结构致密，封孔效果好，特别适用于中间封孔段较长的情形。

技术领域

本实用新型专利属煤层气开发领域，特别涉及一种煤矿井下近水平水力压裂钻孔的带压注浆封孔装置。

背景技术

在煤矿领域，以水力压裂为代表的水力化增透措施被广泛应用于煤层增透，以提高煤层透气性来实现高效抽采。针对封孔问题，煤矿现场通常采用“两堵一注”等方法。中国专利文献CN201710845047.1公告了《一种注浆封孔器》、CN103615212A《两堵一注注浆封孔器》、CN208122818U《一种分段限压注浆封孔装置》。目前矿井主流采用的“两堵一注”、低压、二次注浆压裂钻孔封孔方式，其主要技术缺点在于两个方面：一是封孔材料为普通水泥，具有收缩性，需要增加二次注浆封孔工序，技术复杂且与钻孔壁紧密程度差；二是采用低压注浆，由于封孔浆液未带压进行，无法实现对孔壁较深部裂隙有效渗透，影响封孔段承压能力和后期作为抽采孔应用期间的抽采效果。虽然常规煤层钻孔带压注浆封孔技术已日趋成熟，但鉴于井下近水平水力压裂钻孔特殊性，不能完全采用现有封孔装置和封孔工艺，主要原因在于压裂钻孔封孔段长度(30～50m)较普通煤层抽采钻孔封孔长度(8～20m)进一步加长带来以下的不利影响：一是常规煤层钻孔带压注浆封孔压力偏小，深部封孔段压力达不到设计压力，且距离加长后对煤壁裂隙渗透性较差；二是封孔长度增加后，仅依靠两端座封的囊袋滤水滤气，其效率低，效果差，中间封孔段易出现极限气室现象，导致封孔效果差，漏气概率增大。

随着一次压裂范围的扩大，水力压裂起裂压力也在相应增加，对压裂钻孔封孔段的封孔质量及封孔效率要求也越高，而目前矿井主流采用的“两堵一注”、低压、二次注浆封孔方式，封孔工序繁琐、裂隙封堵效果较差，亟需开发一种带压注浆封孔装置，通过一次带压注浆完成两堵一注的顺序注浆方式，消除极限气室，提高裂隙封堵效果。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术中封孔工序繁琐和裂隙封堵效果差的不足，提供一种适用煤矿井下近水平水力压裂钻孔的带压注浆封孔装置，该装置通过抽采管位于中间封孔段的管段上设置回气滤水结构，以在两堵形成过程中，通过回气滤水结构排出气体和水分；并在两堵形成后的持续带压注浆过程中形成中间注浆封堵段，再次利用回气滤水结构排出气体和水分，避免注浆封堵段内形成极限气室，确保中间封孔段结构致密，提高裂隙封堵效果。其结构简单、封孔操作方便。

为实现前述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种用于煤矿近水平压裂钻孔的带压封孔装置，包括抽采管、注浆管和返浆管；抽采管前端形成有抽采筛管，抽采管中部设有孔口封孔囊袋和孔底封孔囊袋；以在对钻孔进行封孔时，通过注浆管灌注封孔浆液，在钻孔的孔口封孔囊袋和孔底封孔囊袋段分别形成孔口座封段和孔底座封段，在孔口座封段和孔底座封段之间形成中间封孔段；所述抽采管对应中间封孔段的管段上形成有回气滤水结构，该回气滤水结构包括设在抽采管上的多个回气筛孔和包裹在回气筛孔外部的滤水层；所述注浆管由第一注浆管和第二注浆管组成，第一注浆管在穿过孔口封孔囊袋后伸入孔底封孔囊袋，第一注浆管的远端管口通过一堵塞封堵；第一注浆管位于孔口封孔囊袋和孔底封孔囊袋内的对应管段上分别设有第一注浆孔和第二注浆孔；所述第二注浆管由所述孔底封孔囊袋接出，并朝向孔口封孔囊袋延伸，且第二注浆管的自由端出口位于孔口封孔囊袋和孔底封孔囊袋之间，且第二注浆管上设有爆破限压阀；所述返浆管穿过所述孔口封孔囊袋，返浆管的进口端位于孔口封孔囊袋和孔底封孔囊袋之间，返浆管的出口端位于拟封钻孔外部，返浆管位于钻孔孔口外部的管段上设有泄压阀或背压型安全阀。