一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于煤层开采领域，具体为一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，解决了高能气体压裂装置产生的高压膨胀流体同时作用于整个压裂孔以及水力压裂法容易造成资源浪费的问题，其包括气体压力发生器和压裂管体；压裂管体是由筛管和至少一段导气管依次密封连接而成的，导气管整体的两端分别设有破膜片和挡片，气体压力发生器和筛管分别连至导气管整体的两端，筛管的另一端封闭，筛管侧壁的两端分别套设有第一封隔器和第二封隔器。通过本装置有助于对不同煤体结构环境下的煤层进行可控的储层改造，能对不同状况的煤层进行压裂时间可控、压力值大小可调的可控压裂，增加裂缝延伸的可能性，能有效改善常规煤层的压裂效果。

A device for injecting high energy pulse to fracturing deep hole in coal seam step by step

The invention belongs to the field of coal seam mining, in particular to a device for injecting high-energy pulse piecewise fracturing deep seam holes, which solves the problem that the high-pressure expansion fluid generated by high-energy gas fracturing device acts on the whole fracturing hole at the same time and the water fracturing method is prone to waste resources, including a gas pressure generator and a fracturing pipe body; the fracturing pipe body is composed of a sieve tube and at least one section of gas conduction pipe body. The tube is sealed and connected sequentially. The two ends of the whole air duct are respectively provided with broken diaphragm and baffle. The gas pressure generator and sieve tube are connected to the two ends of the whole air duct, and the other end of the sieve tube is closed. The two ends of the side wall of the sieve tube are respectively provided with the first packer and the second packer. The device is helpful for the controllable reservoir transformation of coal seams under different coal body structure environments. It can control the fracturing time and the pressure value of coal seams under different conditions, increase the possibility of fracture extension, and effectively improve the fracturing effect of conventional coal seams.

【技术实现步骤摘要】
一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置
本专利技术属于煤层开采领域，涉及煤层勘探和开发，具体为一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置。
技术介绍
瓦斯是威胁煤矿生产安全的主要因素之一，在煤层开采的生产过程中，压裂及储层改造，是增加煤层的透气性，提高煤层的瓦斯抽采效率的关键技术环节。我国煤层多数属于裂缝发育的多孔性储层。现有的高能气体压裂装置，通过将多个压裂器级联同时起爆，产生的高压膨胀流体作用于整个压裂孔中，达到压裂煤层的目的。由于煤层构造的复杂性，这一方法对原生多裂隙，多孔隙的预压裂段效果较好，但对原生裂隙发育程度较低的预压裂段进行改造时则会产生压裂裂缝小，裂隙深度浅等情况，造成同一压裂孔内压裂程度均一性较差的问题。而水力压裂法则伴有大量水资源的浪费与压裂液中的化学物质污染地下水层的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中高能气体压裂装置产生的高压膨胀流体同时作用于整个压裂孔以及水力压裂法容易造成资源浪费的问题，提供了一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，该装置能利用高能脉冲对压裂孔进行压力值可调的位置可选的多段压裂，能对煤层深孔起到较好的压裂效果。本专利技术解决其技术问题的技术方案是：一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，包括气体压力发生器和伸入煤层深孔的压裂管体；所述压裂管体是由端部的筛管和至少一段充有压裂液的导气管依次密封连接而成的，导气管整体的两端分别密封设置有破膜片和挡片，气体压力发生器密封连接至导气管设有破膜片的一端，所述筛管的自由端封闭，所述筛管（侧壁的）两端分别套设有第一封隔器和第二封隔器，所述筛管的筛孔开设于第一封隔器和第二封隔器之间的筛管侧壁上，所述第一封隔器和第二封隔器均由沿煤层深孔从外至里依次排列的固定卡环、弹性密封圈和压环构成，固定卡环与筛管侧壁固定连接，弹性密封圈和压环均套设在筛管侧壁上，弹性密封圈的外缘与煤层深孔的内壁抵紧配合，两个压环与同一根拉绳连接，所述拉绳的数量至少为一根，且拉绳的自由端引出至煤层深孔外。该装置中导气管的数目能根据煤层深孔的深度和煤层深孔的预压裂区的深度灵活调整，从而起到了逐段压裂煤层深孔的作用，且对于的原生裂隙发育程度不同的预压裂段采用不同的压裂液，能较好的控制压裂液的用量，起到了节省资源作用，其中第一封隔器和第二封隔器的固定卡环均起到固定弹性密封圈的作用，压环通过拉绳的拉力作用对各自对应的弹性密封圈起到压迫作用，使第一封隔器和第二封隔器的弹性密封圈受挤压后密封效果更好，能保证受高压气体冲击下的压裂液能顺利进入到预压裂区域的裂缝中，且在所述筛管的筛孔开设于第一封隔器和第二封隔器之间的筛管侧壁上能保证高压气体不会从第一封隔器和第二封隔器之外的筛管测漏，从而起到更好的压裂效果，该装置的结构为可重复使用结构，不易损坏，不会造成水资源浪费也不会由于化学物质污染地下水层，经济环保，性价比高。通过本专利技术所述的一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置能实现逐段压裂煤层深孔，具体包括以下步骤：首先在未开采的煤层中钻深孔，对煤层样品进行采集评估，确定预压裂段的段数以及位置，并计算出所取煤层构造所需的最小气压压裂值，通过此最小气压压裂值计算出气体压力发生器的需要的压力值、释放压力的时间以及选取具有相应破膜压力值的破膜片；②接着将该装置的压裂管体的筛管端朝内放入到煤层深孔中，根据煤层深孔的第一预压裂段的位置调整导气管数量，将筛管上的第一封隔器和第二封隔器分别卡在第一预压裂段的首端和末端，先在导气管整体中安装挡片，然后将压裂液注入到导气管整体中，再用步骤①中选取好的破膜片将导气管整体封口；然后气体压力发生器与导气管密封连接；④将拉绳收紧固定，使得弹性密封圈在压环的挤压下压缩发生形变，弹性密封圈的内缘挤压筛管的管壁且外缘挤压第一预压裂段的孔壁，开启气体压力发生器，高压气体压破破膜片并推动导气管内部的压裂液冲破挡片进入筛管，压裂液从筛管的筛孔中喷出并进入第一预压裂段的裂缝中；⑤当第一预压裂段压裂完毕后，松开拉绳，调整导气管的数量并重新安装破膜片和挡片，调整筛管的位置将其移至第二预压裂段，重复上述步骤依次完成剩余各预压裂段的改造，即可完成煤层深孔的压裂工作。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的装置可重复使用，不易损坏，不会造成资源浪费也不会由于化学物质污染地下水层，经济环保，性价比高，通过选取不同规格的破膜片以及控制气体压力发生器的压力值和释放压力的时间能有效控制对不同状况的煤层进行压裂时间可控、压力值大小可调的可控压裂，本装置能增加裂缝延伸的可能性，能有效改善常规煤层的压裂效果。附图说明图1为本专利技术所述的一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置的结构示意图。图2为本专利技术所述的一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置的局部结构示意图。图中：1-气体压力发生器；2-筛管；3-导气管；4-破膜片；5-挡片；6-筛孔；7-固定卡环；8-弹性密封圈；9-压环；10-拉绳；11-箱体；12-电加热器；13-可封闭式介质注入口；14-泄压口；15-堵头；16-支撑杆；17-旋转手持部；18-顶杆；19-压裂工作介质；20-支撑剂颗粒；21-煤层深孔；22-巷道；23-煤层。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。参见附图1和附图2，现对本专利技术提供的一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置进行说明。一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，包括气体压力发生器1和伸入煤层深孔21的压裂管体；所述压裂管体是由端部的筛管2和至少一段充有压裂液的导气管3依次密封连接而成的，导气管3整体的两端分别密封设置有破膜片4和挡片5，气体压力发生器1密封连接至导气管3设有破膜片4的一端，所述筛管2的自由端封闭，所述筛管2侧壁的两端分别套设有第一封隔器和第二封隔器，所述筛管2的筛孔6开设于第一封隔器和第二封隔器之间的筛管2侧壁上，所述第一封隔器和第二封隔器均由沿煤层深孔21从外至里依次排列的固定卡环7、弹性密封圈8和压环9构成，固定卡环7与筛管2侧壁固定连接，弹性密封圈8和压环9均套设在筛管2侧壁上，弹性密封圈8的外缘与煤层深孔21的内壁抵紧配合，两个压环9与同一根拉绳10连接，所述拉绳10的数量至少为一根，且拉绳10的自由端引出至煤层深孔21外（具体实施中，拉绳10先和靠里的压环9连接，然后拉绳10的自由端穿过第一封隔器的弹性密封圈8和固定卡环7后在张紧状态下又与靠外的压环9连接，拉绳10的自由端再穿过第二封隔器的弹性密封圈8和固定卡环7，之后引出至煤层深孔21外，具体如图2所示）。该装置中导气管3的数目能根据煤层深孔21的深度和煤层深孔21的预压裂区的深度灵活调整，从而起到了逐段压裂煤层深孔21的作用，且对于的原生裂隙发育程度不同的预压裂段采用不同的压裂液，而且能较好的控制压裂液的用量，从而起到了节省资源作用，其中第一封隔器和第二封隔器的固定卡环7起到固定弹性密封圈8的作用，在拉动拉绳10的过程中，两个压环9同时移动相同的位移，压环9通过拉绳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，其特征在于，包括气体压力发生器（1）和伸入煤层深孔（21）的压裂管体；所述压裂管体是由端部的筛管（2）和至少一段充有压裂液的导气管（3）依次密封连接而成的，导气管（3）整体的两端分别密封设置有破膜片（4）和挡片（5），气体压力发生器（1）密封连接至导气管（3）设有破膜片（4）的一端，所述筛管（2）的自由端封闭，所述筛管（2）两端分别套设有第一封隔器和第二封隔器，所述筛管（2）的筛孔（6）开设于第一封隔器和第二封隔器之间的筛管（2）侧壁上，所述第一封隔器和第二封隔器均由沿煤层深孔（21）从外至里依次排列的固定卡环（7）、弹性密封圈（8）和压环（9）构成，固定卡环（7）与筛管（2）侧壁固定连接，弹性密封圈（8）和压环（9）均套设在筛管（2）侧壁上，弹性密封圈（8）的外缘与煤层深孔（21）的内壁抵紧配合，两个压环（9）与同一根拉绳（10）连接，所述拉绳（10）的数量至少为一根，且拉绳（10）的自由端引出至煤层深孔（21）外。

【技术特征摘要】
1.一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，其特征在于，包括气体压力发生器（1）和伸入煤层深孔（21）的压裂管体；所述压裂管体是由端部的筛管（2）和至少一段充有压裂液的导气管（3）依次密封连接而成的，导气管（3）整体的两端分别密封设置有破膜片（4）和挡片（5），气体压力发生器（1）密封连接至导气管（3）设有破膜片（4）的一端，所述筛管（2）的自由端封闭，所述筛管（2）两端分别套设有第一封隔器和第二封隔器，所述筛管（2）的筛孔（6）开设于第一封隔器和第二封隔器之间的筛管（2）侧壁上，所述第一封隔器和第二封隔器均由沿煤层深孔（21）从外至里依次排列的固定卡环（7）、弹性密封圈（8）和压环（9）构成，固定卡环（7）与筛管（2）侧壁固定连接，弹性密封圈（8）和压环（9）均套设在筛管（2）侧壁上，弹性密封圈（8）的外缘与煤层深孔（21）的内壁抵紧配合，两个压环（9）与同一根拉绳（10）连接，所述拉绳（10）的数量至少为一根，且拉绳（10）的自由端引出至煤层深孔（21）外。2.根据权利要求1所述的一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，其特征在于，所述气体压力发生器（1）包括用于容纳压裂工作介质（19）的箱体（11），所述箱体（11）内底部固定有电加热器（12），箱体（11）上部设有可封闭式介质注入口（13），箱体（11）侧壁上设有泄压口（14），所述泄压口（14）与导气管（3）密封连接。3.根据权利要求2所述的一种注入式高能脉冲逐段压裂煤层深孔的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔春生，沈大伟，张红艳，崔建峰，孙传猛，熊振宇，谢锐，尤文斌，王燕，陈昌鑫，马铁华，裴东兴，范锦彪，李新娥，杜红棉，张艳兵，靳鸿，张瑜，丁永红，刘嘉颖，齐娜，武耀艳，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14