【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于封孔器，具体的说，涉及一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置及方法。
技术介绍
1、在地质勘探过程中，无论是煤田地质勘探领域，还是在其他矿产资源的勘探活动中，经常会遇到钻孔内出现分叉的情况。勘探钻孔在施工过程中，由于地质结构的复杂性与不确定性，遇到不同硬度、不同岩性的地层交替，或者地下存在断层、陷落柱及裂隙等地质构造，都可能导致钻孔的走向发生改变，从而形成分叉孔。这些分叉孔如果不能得到有效密封，将会引发一系列严重的问题。以煤田地质勘探孔为例，若瓦斯从分叉孔泄漏，会在勘探区域内形成瓦斯积聚的危险环境，一旦遇到明火或高温源，极易引发爆炸事故，对勘探人员的生命安全构成直接威胁。同时，在其他矿产资源勘探中，地下水窜流也是不容忽视的问题。地下水的无序流动可能会冲走钻孔内的岩屑样本，破坏地层的原始结构状态，进而影响勘探数据的准确性，使后续对矿产储量、分布范围等关键信息的判断出现偏差。有的影响后续开采作业的安全性。
2、传统的封孔方法在应对单一钻孔时，尚可发挥一定的作用。通常是将某种特定的密封材料，如水泥浆或专用的封孔胶，通过一定压力注入钻孔内，待其凝固后形成密封层。但面对复杂的分叉孔结构时，传统方法就显得力不从心了。采取传统的方法无法达到理想的封孔效果，为勘探作业和后续开采作业埋下巨大的安全隐患。目前地质勘探过程中分叉孔封孔工艺存在如下不足：
3、一方面当出现钻孔分叉情况时，通常利用传统的封孔工艺技术实现分叉孔的封孔，即通过向钻杆内部注入水泥浆，使得水泥浆液流入老井眼和新井眼，实现新、老井眼的封闭，但是由于分叉
4、另一方面利用孔口加压的方式进行新、老井眼封孔的操作，尤其是以水泥浆液作为封孔材料时，水泥浆液本身具备液体的特性，由于液体的流动性和不可压缩性，压力往往会在传递过程中出现分散、损耗等现象，难以按照预期的效果进行均匀且高效的传递，使得部分区域无法获得足够的压力驱动水泥浆液去填充井眼的各个缝隙和空间，特别是在一些复杂的井眼结构中，比如存在弯道、分支或者不同岩性层交界处，压力传递的不均匀性更加凸显。导致了封孔效果大打折扣，难以确保能够实现对新、老井眼完全的、无遗漏的封闭状态。容易成为渗漏的通道，从而为整个工程的稳定性、安全性以及后续的开采、施工等作业带来极大的风险与不确定性，无法切实达到封孔作业所要求的高标准和严要求，最终可能导致整个工程的质量和效益受到严重影响。
5、第三方面目前封孔器在老井眼和新井眼的封闭过程中，由于缺乏专门针对地层破裂压力的精确衡量公式，仅有较为模糊的定性表示，这给封孔施工带来诸多不便与弊端。施工人员难以精准地确定在何种破裂压力下实现有效地层破裂。这可能导致封孔不严密，出现渗漏现象，或者因压力过大引发地层破裂，造成地层结构破坏、地下水系紊乱等严重后果，极大地影响封孔施工的质量与安全性，增加工程风险与成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置及方法，解决现有技术存在的问题，实现了一次入井，分段劈裂的目的，解决了深度较大复杂地层地质勘探孔新、老井眼分叉封孔的难题，为地质勘探孔的安全高效钻井提供了强有力的技术手段。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，包括依次连接的封隔管、喷射器与扶正器，封隔管端部密封，扶正器的端部设有开口，喷射器的环向上均匀设有若干喷嘴，喷嘴可拆卸，封隔管包括中心管，中心管外部套设有膨胀胶囊。
3、所述中心管上设有环槽，环槽的外侧均匀设有若干过液孔，环槽内设有可滑动的关闭套。
4、所述关闭套为圆环结构，关闭套内设有第二通孔。
5、所述环槽沿封隔管长度方向的高度大于过液孔的直径，关闭套沿封隔管长度方向的高度大于过液孔的直径且小于环槽的高度。
6、所述环槽内设有销钉，关闭套通过销钉固定在环槽内。
7、所述封隔管两端分别设置上接头与下接头，下接头上设有丝堵，上接头与喷射器可拆卸连接。
8、所述下接头内设有第一通孔，第二通孔的直径小于第一通孔的直径。
9、所述中心管外壁还套设有第一浮动头与第二浮动头，分别位于膨胀胶囊的两端并与膨胀胶囊连接，第一浮动头设置在靠近下接头的一侧，第二浮动头设置在靠近上接头的一侧，第一浮动头与下接头之间、第二浮动头与上接头之间均设有间隙。
10、一种地质勘探分叉孔封孔劈裂方法，包括如下步骤：
11、步骤一，出现新、老井眼后，根据测井轨迹参数，确定新、老井眼的交叉位置、数量、孔径大小等参数，然后选择合适规格的地质勘探分叉孔封孔劈裂装置并确定地质勘探分叉孔封孔劈裂装置下放的位置，针对孔深较深，可以先利用常规的封孔装置封闭钻孔交叉位置的下段，待水泥凝固48h后利用地质勘探分叉孔封孔劈裂装置进行交叉位置的劈裂；
12、步骤二，喷射器安装喷嘴，喷嘴的尺寸根据新、老井眼之间夹壁墙的厚度及地层的破裂压力确定，将封隔管、喷射器及扶正器依次连接，并与地面高压泵连接，通过高压泵注入高压液体，测试地质勘探分叉孔封孔劈裂装置的性能及施工参数，测试结束后将地质勘探分叉孔封孔劈裂装置通过管柱下入新、老井眼交叉的位置；
13、步骤三，向管柱内继续泵入高压液体，高压液体从开口进入，通过过液孔渗入膨胀胶囊中，膨胀胶囊吸收液体膨胀与孔壁接触，实现封隔管与井壁的稳固连接，通过开口投入与关闭套相匹配的胶塞或者钢球，打压，胶塞或者钢球坐落在关闭套上，关闭套在高压作用下向下移动剪断销钉，关闭套在环槽内向下移动关闭过液孔；
14、步骤四，通过高压泵继续升压，向管柱内注入高压液体，高压液体通过喷射器的喷嘴喷出，喷射深度随压力的增加呈线性增加，孔径也随压力的升高变大，当压力达到临界压力时方可破岩，从而将新、老井眼沟通，当孔壁上存在的垂向应力达到孔壁岩石的垂向抗张强度时，岩石将在垂直于垂向应力的方向上产生脆性破裂，即在与垂向应力相互垂直的方向上产生水平裂缝，破裂压力根据地层的相关参数确定：
15、
16、其中pf为地层的破裂压力，mpa；ps为孔隙流体压力，mpa；为垂向应力，mpa，为垂向抗张强度，mpa；α为biot常数，即孔隙弹性常数，其值介于0～1之间，通常取0.5左右；ν为岩石的泊松比，ps通过现场测试获得，ν通过实验室测试获得；
17、步骤五，待新、老井眼劈裂连通后，利用常规的封孔装置将预先调配好的密封材料，通过管柱注入新、老井眼，实现新、老井眼的全封闭。
18、步骤四中，如果新、老井眼交叉位置较长，按照步骤四利用地质勘探分叉孔封孔劈裂装置实现交叉位置的分段劈裂。
19、本专利技术采取以上技术方案，具有以下优点：本专利技术地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，在进行分叉孔封孔的过程中，将管体一端开口一端密封，通过开口向管体内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：包括依次连接的封隔管、喷射器(11)与扶正器(12)，封隔管端部密封，扶正器(12)的端部设有开口(15)，喷射器(11)的环向上均匀设有若干喷嘴(10)，喷嘴(10)可拆卸，封隔管包括中心管(4)，中心管(4)外部套设有膨胀胶囊(3)。
2.根据权利要求1所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述中心管(4)上设有环槽(5)，环槽(5)的外侧均匀设有若干过液孔，环槽(5)内设有可滑动的关闭套(7)。
3.根据权利要求2所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述关闭套(7)为圆环结构，关闭套(7)内设有第二通孔(14)。
4.根据权利要求3所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述环槽(5)沿封隔管长度方向的高度大于过液孔的直径，关闭套(7)沿封隔管长度方向的高度大于过液孔的直径且小于环槽(5)的高度。
5.根据权利要求4所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述环槽(5)内设有销钉(6)，关闭套(7)通过销钉(6)固定在环槽(5)内。<...
【技术特征摘要】
1.一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：包括依次连接的封隔管、喷射器(11)与扶正器(12)，封隔管端部密封，扶正器(12)的端部设有开口(15)，喷射器(11)的环向上均匀设有若干喷嘴(10)，喷嘴(10)可拆卸，封隔管包括中心管(4)，中心管(4)外部套设有膨胀胶囊(3)。
2.根据权利要求1所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述中心管(4)上设有环槽(5)，环槽(5)的外侧均匀设有若干过液孔，环槽(5)内设有可滑动的关闭套(7)。
3.根据权利要求2所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述关闭套(7)为圆环结构，关闭套(7)内设有第二通孔(14)。
4.根据权利要求3所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述环槽(5)沿封隔管长度方向的高度大于过液孔的直径，关闭套(7)沿封隔管长度方向的高度大于过液孔的直径且小于环槽(5)的高度。
5.根据权利要求4所述的一种地质勘探分叉孔封孔劈裂装置，其特征在于：所述环槽(5)内设有销钉(6)，关闭套(7)通过销钉(6)固定在环槽(5)内。
【专利技术属性】
技术研发人员：娄术文，杨建超，刘永坤，王冠臣，李凯，刘智元，吴立国，马成龙，赵彬，
申请(专利权)人：山东省煤田地质局第四勘探队，
类型：发明
国别省市：
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