專利名稱：一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法，屬于煤礦井下區(qū)域瓦斯治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于煤層群的卸壓增透。
背景技術(shù)：
瓦斯抽采是防止瓦斯災(zāi)害、實現(xiàn)瓦斯綜合利用的重要手段，但對于低透氣性煤層，瓦斯?jié)B透率低，現(xiàn)有技術(shù)的抽采率不能滿足瓦斯災(zāi)害治理及綜合利用的要求。故開發(fā)一種經(jīng)濟高效的瓦斯抽采技術(shù)，實現(xiàn)低透氣性煤層瓦斯高效抽采勢在必行。水力壓裂正是為了滿足這一生產(chǎn)需求而誕生的一種集區(qū)域和局部瓦斯治理為一體的一種新工藝。該工藝是將地面煤層氣開發(fā)的常規(guī)工藝移植到煤礦井下，實現(xiàn)在未卸壓的煤層中增透，達到提高抽采效率、縮短抽采時間的目的。目前，煤礦井下單一煤層的水力壓裂工藝是將壓裂管送至待壓裂煤層，用水泥砂漿等封孔材料或封孔器封至待壓裂煤層底板，封孔完成后，通過壓裂管與水力壓裂設(shè)備連接，即可進行煤層壓裂施工。該單一煤層水力壓裂技術(shù)施工簡單，瓦斯抽采效果良好等優(yōu)點，尤其適用于高瓦斯高地應(yīng)力單一煤層；但對于多煤層甚至煤層群來說，應(yīng)用單一煤層的水力壓裂技術(shù)只能對某一煤層或者某幾層進行合層壓裂，這就導(dǎo)致對該區(qū)域的煤層群卸壓不充分，增透效果差，甚至達不到效果，同時施工效率也很低。因此開發(fā)多煤層分層水力壓裂技術(shù)成為迫在眉睫的工作，國內(nèi)外很多學(xué)者對地面煤層氣井多煤層分層水力壓裂技術(shù)做了相關(guān)的研究工作，但對于煤礦井下多煤層分層水力壓裂技術(shù)研究較少。由此，調(diào)研、借鑒石油行業(yè)當(dāng)前的水力壓裂情況，提出一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服單一煤層水力壓裂技術(shù)對多煤層卸壓增透的不足之處，提高多煤層的瓦斯抽采效果，提供一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法，能夠在保持鉆孔數(shù)量不變的情況下，對所有需要水力壓裂的煤層進行卸壓增透，同時，效果明顯、成本低、施工效率高。為此，本發(fā)明所提供的一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法，對煤層群進行分層水力壓裂，其步驟如下:
(1)從巷幫向煤層群打一個穿過所有煤層的穿層鉆孔；
(2)在穿層鉆孔內(nèi)安裝煤層水力壓裂套管，然后采用水泥漿固孔至孔底；
(3)利用封孔器采用膠囊封孔的方式封至待壓裂煤層的頂板，將高壓密封鉆桿與射孔槍相連接，然后通過高壓密封鉆桿將射孔槍送至孔內(nèi)待壓裂煤層處；
(4)校準(zhǔn)射孔槍的位置，使其對準(zhǔn)待壓裂煤層，通過高壓密封鉆桿將射孔液泵至射孔槍內(nèi)，通過射孔槍的噴嘴形成的高速磨料射流，將待壓裂煤層處的套管和水泥環(huán)射穿，在待壓裂煤層中形成一個射孔孔眼； (5)射孔完成后，將射孔槍及高壓密封鉆桿從套管內(nèi)取出；
(6)將套管與水力壓裂設(shè)備連接，在套管內(nèi)通入高壓水對射孔孔眼處的煤層進行水力壓裂；
(7)完成一個煤層的壓裂后，重復(fù)上述步驟(3) (6)，直至將所有煤層壓裂完畢。上述的煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法中，所述射孔槍側(cè)壁上設(shè)有至少兩個噴嘴；
上述的煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法中，所述的射孔槍上設(shè)有若干扶正器。本發(fā)明具有如下有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有單一煤層水力壓裂技術(shù)對煤層群卸壓增透的不足與缺陷，能夠方便快速的實現(xiàn)煤層群的大面積分層卸壓，該技術(shù)卸壓效果明顯、成功率高、成本低、工作量小。很好的滿足煤礦現(xiàn)場瓦斯抽采的要求。


圖1為本發(fā)明的煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法射孔第一煤層實施示意圖。圖2為完成第一煤層壓裂后射孔第二煤層實施示意圖。 圖中各標(biāo)記如下:I一煤層，2—穿層鉆孔，3—套管，4一水泥環(huán)，5—高壓密封鉆桿，6—射孔槍，7—封孔器，8—射孔孔眼，9一壓裂裂縫。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
圖1是本發(fā)明的一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法，對第一煤層進行射孔實施示意圖；具體操作步驟如下:
(O從巷幫向煤層群打一個穿過所有煤層I的穿層鉆孔2 ；
(2)在穿層鉆孔內(nèi)安裝煤層水力壓裂套管3，然后采用水泥漿固孔至穿層鉆孔2孔底；
(3)利用封孔器5采用膠囊封孔的方式封至待壓裂煤層的頂板，將高壓密封鉆桿6與射孔槍7相連接，通過高壓密封鉆桿6將射孔槍7送至穿層鉆孔2內(nèi)待壓裂煤層處；
(4)校準(zhǔn)射孔槍7的位置，使其對準(zhǔn)待壓裂煤層，通過高壓密封鉆桿6將射孔液泵至射孔槍7內(nèi)，通過射孔槍7的噴嘴形成的高速磨料射流，將待壓裂煤層處的套管3和水泥環(huán)4射穿，在待壓裂煤層中形成射孔孔眼8 ；
(5)射孔完成后，將射孔槍7及高壓密封鉆桿6從套管3內(nèi)取出；
(6)將套管3與水力壓裂設(shè)備連接，在套管3內(nèi)通入高壓水對射孔孔眼8處的煤層進行水力壓裂，使射孔孔眼破裂延伸形成裂縫9 ;
圖2是完成第一煤層水力壓裂后，對第二煤層進行射孔實施示意圖；壓裂完第一煤層后，重復(fù)上述封孔、射孔及壓裂過程，直至將所有煤層壓裂完畢。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法，其特征在于包括如下步驟: (1)從巷幫向煤層群打一個穿過所有煤層(I)的穿層鉆孔(2)； (2)在穿層鉆孔(2)內(nèi)安裝煤層水力壓裂套管(3)，然后采用水泥漿固孔至穿層鉆孔(2)孔底； (3)利用封孔器(5)采用膠囊封孔的方式封至待壓裂煤層的頂板，將高壓密封鉆桿(6)與射孔槍(7)相連接，通過高壓密封鉆桿(6)將射孔槍(7)送至孔內(nèi)待壓裂煤層處； (4)校準(zhǔn)射孔槍(7)的位置，使其對準(zhǔn)待壓裂煤層，通過高壓密封鉆桿(6)將射孔液泵至射孔槍(7)內(nèi)，通過射孔槍(7)的噴嘴形成的高速磨料射流，將待壓裂煤層處的套管(3)和水泥漿形成的水泥環(huán)(4)射穿，在待壓裂煤層中形成射孔孔眼(8)； (5)射孔完成后，將射孔槍(7)及高壓密封鉆桿(6)從套管(3)內(nèi)取出； (6 )將套管(3 )與水力壓裂設(shè)備連接，在套管(3 )內(nèi)通入高壓水對射孔孔眼(8 )處的待壓裂煤層進行水力壓裂，使射孔孔眼破裂延伸形成裂縫(9)； (7 )完成一個煤層的壓裂后，重復(fù)上述步驟(3 ) (6 )，直至將所有煤層壓裂完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的射孔槍(7)的側(cè)壁上設(shè)有至少兩個噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述的射孔槍(7)上設(shè)有若干扶正器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦井下多煤層分層水力壓裂方法，適用于在松軟低透氣性煤層群分層增透作業(yè)。包括如下步驟(1)打一個穿過所有煤層的水力壓裂鉆孔；(2)在孔內(nèi)安裝煤層水力壓裂套管，然后采用水泥漿固孔至孔底；(3)采用膠囊封孔的方式封至待壓裂煤層的頂板，然后通過高壓密封鉆桿將專用射孔槍送至孔內(nèi)待壓裂煤層；(4)校準(zhǔn)射孔槍的位置，對準(zhǔn)待壓裂煤層，通過高壓密封鉆桿將射孔液泵至射孔槍將套管和水泥環(huán)射穿，在煤層中形成射孔孔眼；(5)將射孔槍及高壓密封鉆桿從套管內(nèi)取出；(6)在套管內(nèi)通入高壓水對射孔孔眼處的煤層進行水力壓裂；(7)完成一個煤層的壓裂后，重復(fù)(3)~(6)，對下一煤層進行水力壓裂，直至將全部煤層壓裂為止。使用本發(fā)明即可實現(xiàn)煤層群分層有效的卸壓增透，其方法簡單、效果好、成本低。
文檔編號E21B43/26GK103174453SQ201310101980
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者葛兆龍, 梅緒東, 盧義玉, 夏彬偉, 孫大發(fā), 陳久福, 龍建明, 李文樹 申請人:重慶大學(xué)