一种碎软煤层水力压裂护孔系统及方法技术方案

发明专利技术提供一种碎软煤层水力压裂护孔系统及方法。该水力压裂护孔系统针对煤层地质构造复杂、透气性低的特点，钻孔变形量大，在地应力、瓦斯压力、构造应力等因素作用下孔壁易失稳形成塌孔等问题充分结合了水力压裂影响范围大等优点，并依托护孔装置能够保证成孔后的高效护孔，维持了钻孔的稳定性，同时该护孔支架采用记忆合金，充分有效利用了“双程记忆效应”，能够主动控制支架的展开和闭合。该护孔系统与方法可以有效提高复杂地质构造煤层的瓦斯抽采效率，为实现复杂地质构造煤层的高效、均匀增透提供坚实的理论与技术支撑。均匀增透提供坚实的理论与技术支撑。均匀增透提供坚实的理论与技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种碎软煤层水力压裂护孔系统及方法


[0001]本专利技术涉及煤矿瓦斯防治领域，特别涉及一种碎软煤层水力压裂护孔系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国煤矿开采逐渐向深部延伸，地质条件趋于复杂，煤与瓦斯突出灾害频发。水力压裂技术作为井下常用水力化瓦斯抽采及增透措施，目前广泛应用于全国各大矿区，水力压裂技术主要利用高压水将煤体原有形态破坏，当超过煤层的起裂压力时，产生的裂隙沿煤层节理发育并延伸，形成稳定的瓦斯运移通道，具有影响范围大、整体增渗效果好等特点。然而，煤层条件的复杂多变给煤层钻孔成孔及护孔带来了很大的困难，钻孔在地应力、瓦斯压力、构造应力等多因素作用下孔壁易失稳，从而出现钻孔坍塌、钻孔变形等一系列破坏形式，严重阻碍并影响了井下钻孔施工进程及瓦斯抽采效率，目前国内相应成套护孔设备较为匮乏，同时针对复杂地质条件下的护孔技术尚未成熟，以致煤层瓦斯抽采面临一系列技术瓶颈。
[0003]因此，针对碎软煤层特性，亟需开发一种碎软煤层水力压裂钻孔柔性护孔系统及方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种碎软本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碎软煤层水力压裂护孔系统，其特征在于：包括钻机钻具系统、柔性护孔系统和水力压裂系统；所述钻机钻具系统包括钻头(6)、钻杆(3)和钻机(1)；所述钻头(6)安装在钻杆(3)的首端；所述钻头(6)具有中心孔道；所述中心孔道与钻杆(3)的内腔连通；所述钻机(1)夹持钻杆(3)的尾端；所述柔性护孔系统包括前端固定装置(5)、注水支撑管(8)和柔性护孔支架(9)；所述注水支撑管(8)的管壁上设置有注水孔；所述注水支撑管(8)的首端连接固定有前端固定装置(5)，尾端与液压泵联通；所述前端固定装置(5)具有支撑钩爪；所述支撑钩爪采用压簧结构；所述注水支撑管(8)布置在钻杆(3)的内腔中；所述前端固定装置(5)布置在钻头(6)的中心孔道中；所述前端固定装置(5)的支撑钩爪与中心孔道的内壁卡合；所述柔性护孔支架(9)采用记忆合金材料制得；在工作状态下柔性护孔支架(9)呈现低电位相形状；低电位相形状时，柔性护孔支架(9)为网套结构物；所述柔性护孔支架(9)包括沿纵向依次排列的若干环状支撑管；每根环状支撑管包括若干单元波，单元波沿周向依次排列；相邻两根环状支撑管呈镜面对称分布；相邻两根环状支撑管相对的两个波峰之间固定连接；相邻两根环状支撑管的内腔连通；若干环状支撑管的内腔构成管网结构；在非工作状态下柔性护孔支架(9)呈现高电位相形状；低电位相形状时，呈紧缩状态的柔性护孔支架(9)套设在注水支撑管(8)的管身上；所述注水孔与柔性护孔支架(9)的管网内腔连通；所述水力压裂系统包括乳化泵站(7)、水箱(11)、封孔装置和压裂管柱以及套管；所述水箱(11)和乳化泵(7)之间使用高压胶管进行连接；高压水生成后通过高压水管进入水量调节装置；所述高压水管上设置有流量计和压力表；所述压裂管柱前段连接高压管路转换接头；工作时，钻具系统将柔性护孔系统输送至预设部位；推动注水支撑管(8)，前端固定装置(5)从钻头(6)的中心孔道伸出；支撑钩爪展开，嵌入钻孔内壁的煤层中；退出钻具系统；注浆封孔；关闭外部电位开关，停止通电，柔性护孔支架(9)进...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小岩，邹全乐，桑培淼，马腾飞，李宁，刘涵，皮伟，孔繁杰，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：