The invention discloses a directional hydraulic fracturing system and method for downhole fast slit cutting for drilling rig power. The directional hydraulic fracturing system includes a water injection pump, a high-pressure rubber pipe arranged on the water injection pump is connected with the drilling rig, and a special sealing drill pipe for hydraulic fracturing is installed on the drilling rig. The front section of the drill pipe can be connected with the directional sealing device by threads. A sealing ring is arranged on the grain joint. The main implementation steps are drilling cutting sealing fracturing. Firstly, a drilling and cutting tool is installed at the front end of the drill pipe. After drilling is completed, there is no need to replace the drill bit for hydraulic cutting to increase permeability and relieve pressure. After cutting is completed, a directional sealing device is installed and pushed to a predetermined position for efficient sealing. After sealing is completed, high pressure water injection fracturing is carried out. High pressure permeability is the main method to increase the density and range of fissures, so as to improve the water injection effect of high ground pressure and low porosity coal seam, and then effectively prevent and control rock burst, dust concentration, gas and fire disasters.
【技术实现步骤摘要】
一种基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂系统及方法
本专利技术涉及煤矿采掘工作面灾害防治领域,尤其涉及一种基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂系统及方法。
技术介绍
国内外的实践证明,煤层注水是一种积极主动降低工作面煤层冲击倾向性及减少粉尘产生的有效方法。其主要通过向煤体预注高压水,利用压力水对弱面的压裂、冲刷以及楔入作用以及水对煤体的物理、化学作用,使煤岩体扩大原有裂隙、产生新裂隙,破坏煤岩体整体性,降低其强度,释放煤体压力,以有效预防冲击地压事故的发生。注入煤体的水,沿着煤的裂隙向被裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙和孔隙中,增加煤体水分,湿润煤体内原生煤尘,使其失去飞扬能力,减少采煤时产生浮游粉尘的能力。长期以来人们对煤层注水的认识一直停留在定性认识阶段,而传统的注水方式对钻孔直接进行封孔后注水,此种注水方式单孔注水量较少,封孔工艺复杂,水分在煤层中的渗透效果较差,影响煤层注水效果。煤层孔隙率大小是表征注水难易程度的重要指标,煤层裂隙、孔隙的发育程度是影响煤层注水难易的首要因素,但是由于我国各矿井相继进入深部开采,煤岩原应力高、孔隙裂隙不发育、渗透率低、瓦斯含量高等突出问题制约着煤层注水技术的发展。我国较多矿区的煤层为高地压低孔隙率煤层,煤体节理裂隙不发育且较为坚硬,煤层注水困难,不能达到预期的灾害防治效果,并且随着我国煤矿开采深度的增加,注水困难的问题更加突出,严重制约了煤层注水技术在我国深部高地压煤层的应用,阻碍了其对冲击地压、高浓度粉尘危害的防治效果。因此,现有技术有待于更进一步的改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足,本专利技术的目的 ...
【技术保护点】
1.一种基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂系统,其包括钻机,注水泵和钻机之间使用高压胶管相连接,钻机上布置有专用密封钻杆;钻杆前端可布置钻割一体刀具,其特征在于,在钻割一体刀具的三翼钻头及扩孔钻头上设计孔径为6mm‑8mm的三个出气出水孔,钻孔完毕后无需退钻便可直接进行水力割缝;钻杆上布置有多个定向封孔器,定向封孔器包括外壳,外壳内设置有一连通管,连通管的下直通口与一过渡管相连通,连通管的上直通口与一进水管相连通,上直通口与下直通口之间的连通管上设置有侧通进水口,侧通进水口上设置有侧通口,外壳上设置有封孔胶囊,封孔胶囊两侧分别设置有密封圈,封孔胶囊内的外壳上均匀布置有多个通孔,两个相临定向封孔器之间的过渡管通过水管连接器相连接;定向封孔器与钻杆布置在钻孔内,钻杆为水力压裂专用密封钻杆,布置有密封圈,高压水可经钻杆进入到定向封孔器内。
【技术特征摘要】
1.一种基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂系统,其包括钻机,注水泵和钻机之间使用高压胶管相连接,钻机上布置有专用密封钻杆;钻杆前端可布置钻割一体刀具,其特征在于,在钻割一体刀具的三翼钻头及扩孔钻头上设计孔径为6mm-8mm的三个出气出水孔,钻孔完毕后无需退钻便可直接进行水力割缝;钻杆上布置有多个定向封孔器,定向封孔器包括外壳,外壳内设置有一连通管,连通管的下直通口与一过渡管相连通,连通管的上直通口与一进水管相连通,上直通口与下直通口之间的连通管上设置有侧通进水口,侧通进水口上设置有侧通口,外壳上设置有封孔胶囊,封孔胶囊两侧分别设置有密封圈,封孔胶囊内的外壳上均匀布置有多个通孔,两个相临定向封孔器之间的过渡管通过水管连接器相连接;定向封孔器与钻杆布置在钻孔内,钻杆为水力压裂专用密封钻杆,布置有密封圈,高压水可经钻杆进入到定向封孔器内。2.根据权利要求1所述的基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂系统,其特征在于,上述钻割一体刀具包括扩充钻头,扩充钻头前端设置有三翼钻头,三翼钻头上以及三翼钻头后方的扩充钻头上设置有出气出水口。3.一种带有如权利要求1所述井下快速割缝定向水力压裂系统的基于钻机动力的井下快速割缝定向水力压裂方法,其实施步骤为钻孔→割缝→封孔→压裂,其具体...
【专利技术属性】
技术研发人员:王刚,程卫民,周晓华,孙路路,江成浩,刘震,
申请(专利权)人:山东科技大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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