專利名稱：一種水力致裂封隔器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水力致裂封隔器，尤其是一種基于膨脹膠管密封的在鉆孔的特定位置實施定向水力致裂的封隔器。
背景技術：
水力致裂是控制堅硬頂煤、頂板的有效措施，水壓裂縫的擴展方向受地應力場和圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育情況的影響，根據(jù)煤礦井下現(xiàn)場施工的需要，有時需要人為的控制裂縫的擴展范圍和擴展方向。在實施定向水力致裂時，若在一個鉆孔內預制多個定向裂紋，然后封孔水力致裂，以期望一次產生多個定向水壓裂縫；但實際工程中由于鉆孔內水壓力衰減等原因，常出現(xiàn)一個定向裂紋擴展后，水壓力和鉆孔圍巖應力發(fā)生改變，其它的預制裂紋并沒有定向起裂擴展，未達到多定向水壓裂縫的效果。傳統(tǒng)的封隔器一般需要2路液壓系統(tǒng)，設備與工藝系統(tǒng)相對較為復雜，在煤礦井下使用不方便。因此，需要一種簡便裝置來實現(xiàn)長鉆孔內特定位置的水力致裂，控制裂縫的擴展范圍和擴展方向，保障單孔內多定向水壓裂縫的擴展效果。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對已有技術中存在的問題，提供一種工藝簡單、操作方便、安全可靠、能夠實現(xiàn)在鉆孔的特定位置實施水力致裂的封隔器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的水力致裂封隔器，包括間隔設在鉆孔內的前膨脹膠管封孔器和后膨脹膠管封孔器，前后膨脹膠管封孔器之間設有連通管，所述的前膨脹膠管封孔器的前端中部設有單向閥二，單向閥二的頂部設有調壓螺栓或密封螺栓；所述的后膨脹膠管封孔器內設有伸出其兩端的金屬管，金屬管內開有使金屬管內外壓力保持一致的通孔，后膨脹膠管封孔器的前部的設有可在金屬管上滑動的滑動套，滑動套的前部設有固定套二，固定套二前端上設有固定在金屬管側壁上的單向閥一。所述設在金屬管側壁上的單向閥一水平設置或垂直設置；所述單向閥一為1-3個。有益效果設置在前膨脹膠管封孔器前端的單向閥二，可作為封隔器使用，也可作為普通封孔器使用，作為封隔器使用時，該單向閥二處于封閉狀態(tài)，即單向閥的前端使用密封螺栓，作為普通封孔器使用時，用調壓螺栓替換密封螺栓，當壓力達到一定值后單向閥二可以開啟；前后兩個封孔器、連通管之間都是用液壓快速接頭組裝，組裝方便快捷；只用連通管與一端可滑動封孔器后端的液壓快速接頭連接，即可把封隔器送入需要實施水力致裂的鉆孔段，操作方便；鉆孔外端只需要將高壓膠管和連通管連接即可，封隔器能夠實現(xiàn)自動封孔，使用方便；水力致裂完成，卸除水壓后，兩個封孔器都能恢復到注水前的狀態(tài)，可以移動封隔器到下一個需要實施水力致裂的位置。本實用新型只需一路液壓系統(tǒng)就能夠實現(xiàn)在鉆孔特定的位置實施水力致裂，配合在鉆孔特定位置實施人工造縫的方法，可實現(xiàn)控制水壓裂縫的起裂位置、擴展方向和范圍的目的。
圖1是本實用新型的水力致裂的封隔器的結構示意圖；圖2是本實用新型的單向閥一實例一結構示意圖；圖3是本實用新型的單向閥一實例二結構示意圖；圖4是本實用新型的單向閥一實例三結構示意圖。圖中1 一鉆孔,2 —圍巖，3 —固定套一，4 一后膨脹膠管封孔器，5 —滑動套，6 —單向閥一，7 —液壓快速接頭一，8 —連通管，9 一液壓快速接頭二，10 —固定套三，11 一前膨脹膠管封孔器，12 —固定套四，13 —單向閥二，14 一調壓螺栓或密封螺栓，15 一封孔器空腔，16 —水力致裂段圍巖，17 —固定套二，18 —金屬管，19-通孔，20 —液壓快速接頭三。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施作進一步描述圖1所示，本實用新型的水力致裂的封隔器，主要由前膨脹膠管封孔器11、連通管
8、后膨脹膠管封孔器4構成，前膨脹膠管封孔器11和后膨脹膠管封孔器4間隔設在鉆孔I內，前后膨脹膠管封孔器之間設有連通管8，后膨脹膠管封孔器4由單向閥一 6、液壓快速接頭一 7、固定套3、滑動套5、金屬管18、小孔19、液壓快速接頭三20構成。所述的前膨脹膠管封孔器11的前端中部設有單向閥二 13，單向閥二 13的包括閥體、設在閥體內的鋼珠和頂在鋼珠上的彈簧，單向閥二 13的頂部設有調壓螺栓或密封螺栓14，調壓螺栓為帶有通孔的螺栓，密封螺栓為實心螺栓。作為封隔器使用時，單向閥二 13前端連接密封螺栓，單向閥二13始終處于封閉狀態(tài)；所述的后膨脹膠管封孔器4內設有伸出其兩端的金屬管18，金屬管18內開有使金屬管內外壓力保持一致的通孔19，所述伸出后膨脹膠管封孔器4的金屬管18外端設有液壓快速接頭三2，內端與連通管8連接處設有液壓快速接頭一 7 ;后膨脹膠管封孔器4的外端用液壓快速接頭20與外端的連通管連接，快速接頭包括密封圈、U型卡。所述前膨脹膠管封孔器11與連通管8連接一端設有液壓快速接頭二 9。前膨脹膠管封孔器后端通過液壓快速接頭二 9與連通管8連接，后膨脹膠管封孔器4的前端是通過液壓快速接頭一 7與連通管8連接，連通管8是厚壁金屬桿，起連接兩個封孔器的作用，根據(jù)需要實施水力致裂的長度，確定連接一節(jié)或多節(jié)連通管；后膨脹膠管封孔器4的前部的設有可在金屬管18上滑動的滑動套5，滑動套5的前部設有固定套二 17，固定套二 17前端上設有固定在金屬管18側壁上的單向閥一 6,設在金屬管18側壁上的單向閥一 6水平設置或垂直設置，單向閥一 6的數(shù)量根據(jù)注水流量的大小設置1-3個，如圖2、圖3和圖4所示。工作原理鉆孔施工完畢后，用連通管8連接前膨脹膠管封孔器11，前膨脹膠管封孔器11前端的單向閥二 13上組裝上調壓螺栓，用多節(jié)連通管把前膠管封孔器送至鉆孔底部，用高壓膠管連接連通管的尾部，高壓水通過高壓膠管進入連通管8，然后進入前膨脹膠管封孔器11，當前膨脹膠管封孔器11內水壓力達到一定值后，前膨脹膠管封孔器11膨脹，密封鉆孔后單向閥二 13打開，開始向鉆孔底部注水，實施壓裂。鉆孔底部水力致裂完成后，卸除水壓力，前膨脹膠管封孔器11回復到注水前的狀態(tài)，退出連通管8和前膨脹膠管封孔器11，拆開連通管8和前膨脹膠管封孔器11之間的連接，然后用連通管連接后膨脹膠管封孔器4，然后在后膨脹膠管封孔器4的前端連接連通管8，在連通管8的前端連接前膨脹膠管封孔器11，前膨脹膠管封孔器11前端的單向閥二 13上拆下調壓螺栓，重新組裝上密封螺栓，擰緊密封螺栓確保單向閥二 13保持密封狀態(tài)；然后用連通管將前膨脹膠管封孔器11、連通管8、后膨脹膠管封孔器4送至鉆孔中，在連通管的尾端連接高壓膠管，高壓水通過高壓膠管進入連通管，然后進入后膨脹膠管封孔器4、連通管8、前膨脹膠管封孔器11。當水壓足夠大時，滑動套5能夠沿著封孔器內的金屬管18滑動，滑動套5上設有密封圈，使在滑動過程中滑動套5和金屬管18之間能夠保持密封，封孔器內部的水不會從滑動套和金屬管之間流出。高壓水進入兩個封孔器后，兩個膨脹膠管膨脹對鉆孔進行密封，待鉆孔密封后，打開單向閥一 6，開始向兩個膨脹膠管之間的密閉空間注水，直至實現(xiàn)兩個膨脹膠管之間的特定鉆孔段水力致裂完成。水力致裂完成，卸除水壓力后，兩個封孔器都回復到注水前的狀態(tài)，再通過與液壓快速接頭三20連接的連通管18移動封隔器到下一個需要實施水力致裂的位置。前膨脹膠管封孔器11后端通過液壓快速接頭9與連通管8連接，后膨脹膠管封孔器4的前端是通過液壓快速接頭7與連通管8連接，連通管8兩端采用液壓快速接頭，連通管8的作用是控制兩個膨脹膠管封孔器之間的距離，根據(jù)鉆孔特定位置需要施工水力致裂的長度確定，連接一節(jié)或多節(jié)連通管；后膨脹膠管封孔器的膨脹膠管的一端由固定套固定，一端固定在滑動套上，后膨脹膠管封孔器的前端有一個單向閥一，當高壓水充滿了兩個封孔器，并使兩個封孔器膨脹到密封鉆孔，使兩個封孔器之間形成密閉空間時，單向閥一打開，開始向兩個封孔器之間的密閉空間注水，在兩個封孔器之間的位置實施水力致裂。水力致裂完成，卸除水壓力后，兩個封孔器都回復到注水前的狀態(tài)，再移動封隔器到下一個需要實施水力致裂的位置。
權利要求1.一種水力致裂封隔器，其特征在于它包括間隔設在鉆孔(I)內的前膨脹膠管封孔器(11)和后膨脹膠管封孔器(4)，前后膨脹膠管封孔器之間設有連通管(8)，所述的前膨脹膠管封孔器(11)的前端中部設有單向閥二(13)，單向閥二(13)的頂部設有調壓螺栓或密封螺栓(14);所述的后膨脹膠管封孔器(4)內設有伸出其兩端的金屬管(18)，金屬管(18)內開有使金屬管內外壓力保持一致的通孔(19)，后膨脹膠管封孔器(4)的前部的設有可在金屬管(18)上滑動的滑動套(5)，滑動套(5)的前部設有固定套二( 17)，固定套二( 17)前端上設有固定在金屬管(18)側壁上的單向閥一(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的水力致裂封隔器，其特征在于所述設在金屬管(18)側壁上的單向閥一(6 )水平設置或垂直設置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的水力致裂封隔器，其特征在于所述單向閥一(6)為1-3個。
專利摘要一種水力致裂的封隔器，包括間隔前膨脹膠管封孔器和后膨脹膠管封孔器，前后膨脹膠管封孔器之間設有連通管，前膨脹膠管封孔器的前端中部設有單向閥二，單向閥二的頂部設有調壓螺栓或者密封螺栓；后膨脹膠管封孔器內設有伸出其兩端的金屬管，金屬管內開有使金屬管內外壓力保持一致的通孔，后膨脹膠管封孔器的前部的設有可在金屬管上滑動的滑動套，滑動套的前部設有固定套二，固定套二前端上設有固定在金屬管側壁上的單向閥。當高壓水注入封隔器后，兩個封孔器迅速膨脹，直至與孔壁形成密閉狀態(tài)；當水壓超過一定值后，后膨脹膠管封孔器的單向閥一打開，開始向兩個封孔器之間的空腔中注水，實現(xiàn)在特定鉆孔段的水力致裂。該設備攜帶與組裝方便，效果好。
文檔編號E21B33/127GK202900151SQ20122054622
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權日2012年10月24日
發(fā)明者黃炳香, 陳樹亮 申請人:中國礦業(yè)大學