專利名稱：水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種封孔支撐裝置，尤其是一種用于水力壓裂封孔膠囊的支撐裝置。
背景技術(shù)：
煤層瓦斯是一種潔凈能源，但對(duì)煤礦生產(chǎn)而言是一種災(zāi)害源。如何實(shí)現(xiàn)采煤之前瓦斯的高效預(yù)抽，達(dá)到資源開發(fā)利用和煤礦減災(zāi)的雙重目的，一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。特別是隨著開采深度的增加、資源需求的日益強(qiáng)烈、國(guó)家一系列關(guān)于煤礦瓦斯災(zāi)害治理強(qiáng)制措施和煤層氣開發(fā)利用鼓勵(lì)政策的出臺(tái)，都迫切要求有一套系統(tǒng)的、完整的、地面與井下相結(jié)合的瓦斯抽采工藝技術(shù)。特別是新的防突規(guī)定更加強(qiáng)調(diào)了區(qū)域瓦斯治理的重要性，要求“不掘突出頭，不采突出面”以往突出煤層掘進(jìn)的“四位一體”方案已經(jīng)難以滿足新規(guī)定的要求。重慶地區(qū)所屬煤礦多為突出煤層，瓦斯災(zāi)害是制約煤礦安全、高效生產(chǎn)的第一因素，現(xiàn)行的瓦斯治理措施已難以滿足高效生產(chǎn)的需求，迫切需要一種新型的區(qū)域和局部治理瓦斯災(zāi)害的工藝，以徹底改變目前消突困難、接替緊張的局面。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。水力壓裂鉆孔的封孔方法是制約這一工藝產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。目前井下水力壓裂鉆孔主要采取的密封方法有水泥砂漿、聚氨酯、膠囊封孔器封孔。膠囊封孔方式具有時(shí)間短、可回收、準(zhǔn)確度高、易攜帶等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，膠囊的擴(kuò)張是通過(guò)壓裂介質(zhì)的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，壓裂壓力越大，封孔效果越好，故在水力壓裂工程中得到越來(lái)越廣泛使用。但在停止壓裂的泄壓瞬間，膠囊內(nèi)已無(wú)外加壓力，而鉆孔內(nèi)壓裂介質(zhì)壓力和瓦斯壓力共同形成對(duì)膠囊的沖擊力，容易導(dǎo)致膠囊被沖出而無(wú)法進(jìn)行瓦斯抽采工作。特別是隨著水力壓裂應(yīng)用壓力的不斷升高和壓裂持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)膠囊封孔器的防反沖力要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)有的膠囊封孔器難以承受巨大的反沖力，嚴(yán)重影響封孔時(shí)間和效果，很大程度上限制了高壓水力壓裂效果。因此，亟需一種能有效傳遞水力壓裂膠囊封孔器反沖力的支撐裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效提高封孔膠囊的反沖力的承受能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、使用效果好的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，包括可與位于鉆孔孔口內(nèi)的膠囊封孔器進(jìn)水端密封連接的進(jìn)水接頭，進(jìn)水接頭設(shè)有可與壓裂高壓進(jìn)水接頭密封連接的進(jìn)水接口，進(jìn)水接頭的進(jìn)水通道上設(shè)有單向閥，進(jìn)水接頭的出水通道上設(shè)有可與泄壓閥密封連接的泄壓閥接口，所述進(jìn)水接頭的出水通道前端可與所述膠囊封孔器形成密封連接，所述進(jìn)水接口和泄壓閥接口位于進(jìn)水接頭的側(cè)部，上設(shè)有可與固定體形成錨定和/或頂持固定連接的支撐部件。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，在使用時(shí)，利用連接在膠囊封孔器軸向的進(jìn)水接頭、支撐部件及固定體錨定和/或頂持固定，以實(shí)現(xiàn)對(duì)膠囊封孔器軸向支撐固定。其固定體可以是鉆孔的巖體本身、巷道的頂板或側(cè)壁，或通過(guò)外加大型固定架類固定體，可確保在膠囊封孔器在壓裂泄壓瞬間遭受巨大的反沖力的情形下，膠囊封孔器能牢牢地固定在鉆孔內(nèi)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。優(yōu)選的，所述支撐部件由井口錨定器構(gòu)成，井口錨定器包括管體，管體中部固定連接有法蘭盤，管體的進(jìn)口端與所述進(jìn)水接頭的前端連接，管體的出口端與所述膠囊封孔器連接；所述法蘭盤上圓周均布有至少4個(gè)可通過(guò)錨固件與所述鉆孔的巖體錨定的錨桿孔。進(jìn)一步確保其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述進(jìn)水接頭前端連接有過(guò)渡接頭，進(jìn)水接頭通過(guò)過(guò)渡接頭與膠囊封孔器或井口錨定器形成密封連接。當(dāng)進(jìn)水接頭通過(guò)過(guò)渡接頭直接膠囊封孔器形成密封連接時(shí)，顯然不需連接井口錨定器；當(dāng)進(jìn)水接頭可通過(guò)過(guò)渡接頭與井口錨定器密封連接時(shí)，配合井口錨定器使用，其可適用于不同巖體的壓裂工作；同時(shí)由于管道元件的接口部分通常都屬于易損部分，因此，當(dāng)過(guò)渡接頭的接口部分損壞后，可只需更換過(guò)渡接頭即可，從而延長(zhǎng)了進(jìn)水接頭的使用壽命，節(jié)約了使用成本。優(yōu)選的，所述支撐部件包括連接在所述進(jìn)水接頭自由端的伸縮調(diào)節(jié)裝置，伸縮調(diào)節(jié)裝置遠(yuǎn)端連接有可支撐于固定體上的底座。進(jìn)一步確保其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述伸縮調(diào)節(jié)裝置采用螺紋調(diào)整結(jié)構(gòu)，包括螺桿前段設(shè)置螺紋，螺桿后段的光桿部分設(shè)有用于外接轉(zhuǎn)動(dòng)工具使其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)；所述進(jìn)水接頭尾端設(shè)有與螺桿前端螺紋配合的內(nèi)螺紋段，進(jìn)水接頭中部呈管狀，進(jìn)水接頭的中部管孔與內(nèi)螺紋段連通，中部管孔用于接納螺桿伸入其中的部分。以確保膠囊封孔器能承受巨大的反沖力，且可通過(guò)專用或通用轉(zhuǎn)動(dòng)工具轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿實(shí)現(xiàn)底座與井口端面距離的調(diào)整其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、伸縮調(diào)整方便。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述螺桿與進(jìn)水接頭的配合螺紋為梯形螺紋，進(jìn)水接頭的內(nèi)螺紋段長(zhǎng)度在IOOmm以上，螺桿伸入進(jìn)水接頭中部管孔的長(zhǎng)度在400mm以上。可確保足夠的支撐強(qiáng)度，且適用范圍寬。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述底座通過(guò)螺紋配合有蓋形鎖緊螺母，蓋形鎖緊螺母設(shè)有用于穿過(guò)所述螺桿光桿部分的通孔，螺桿尾端設(shè)有端面盤直徑大于通孔直徑，蓋形鎖緊螺母可使端面盤的外端面與底座貼合。通過(guò)蓋形鎖緊螺母將螺桿與底座連接為一體，方便安裝和拆除操作。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)的橫截面為兩個(gè)相互平行的削扁方或四個(gè)兩兩平行的削扁方。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，且便于用通用工具的管鉗或其扳手等轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿。本實(shí)用新型中兩種結(jié)構(gòu)的支撐部件可同時(shí)使用，以進(jìn)一步確保膠囊封孔器的反沖承受能力。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，在采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸、材料和熱處理工藝條件下，其支撐力可達(dá)500千牛，可滿足現(xiàn)有較大壓裂泵組的系統(tǒng)壓力條件下的各種壓裂工作。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是，能有效提高封孔膠囊的反沖力的承受能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、適用范圍廣。

[0017]圖1是本實(shí)用新型的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型圖1中的A— A剖面圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2中的轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)31a橫截面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此將本實(shí)用新型限制在所述的實(shí)施范圍之中。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1，一種水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，包括可與位于鉆孔5孔口內(nèi)的膠囊封孔器6進(jìn)水端密封連接的進(jìn)水接頭2，進(jìn)水接頭2設(shè)有可與壓裂高壓進(jìn)水接頭密封連接的進(jìn)水接口 7，進(jìn)水接頭2的進(jìn)水通道上設(shè)有單向閥8，進(jìn)水接頭2的出水通道上設(shè)有可與泄壓閥密封連接的泄壓閥接口 9，所述進(jìn)水接頭2的出水通道前端可與所述膠囊封孔器6形成密封連接，所述進(jìn)水接口 7和泄壓閥接口 9位于進(jìn)水接頭2的側(cè)部，進(jìn)水接頭2上設(shè)有可與固定體形成錨定和頂持固定的支撐部件。所述支撐部件包括井口錨定器1，井口錨定器I包括管體12，管體12中部固定連接有法蘭盤11，管體12的進(jìn)口端與所述進(jìn)水接頭2的前端連接，管體12的出口端與所述膠囊封孔器6連接；所述法蘭盤11上圓周均布有4個(gè)可通過(guò)錨固件與所述鉆孔5的巖體錨定的錨桿孔I la。所述進(jìn)水接頭2前端連接有過(guò)渡接頭21，進(jìn)水接頭2通過(guò)過(guò)渡接頭21與膠囊封孔器6或井口錨定器I形成密封連接。所述支撐部件還包括連接在所述進(jìn)水接頭2自由端的伸縮調(diào)節(jié)裝置3，伸縮調(diào)節(jié)裝置3遠(yuǎn)端連接有可支撐于固定體上的底座4。所述伸縮調(diào)節(jié)裝置3采用螺紋調(diào)整結(jié)構(gòu)，包括螺桿31前段設(shè)置螺紋，螺桿31后段的光桿部分設(shè)有用于外接轉(zhuǎn)動(dòng)工具使其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)31a ;所述進(jìn)水接頭2尾端設(shè)有與螺桿31前端螺紋配合的內(nèi)螺紋段2a，進(jìn)水接頭2中部呈管狀，進(jìn)水接頭2的中部管孔2b與內(nèi)螺紋段2a連通，中部管孔2b用于接納螺桿31伸入其中的部分。所述螺桿31與進(jìn)水接頭2的配合螺紋為梯形螺紋，進(jìn)水接頭2的內(nèi)螺紋段2a長(zhǎng)度在IOOmm以上，螺桿31伸入進(jìn)水接頭2中部管孔2b的長(zhǎng)度在400mm以上。所述底座4通過(guò)螺紋配合有蓋形鎖緊螺母10，蓋形鎖緊螺母10設(shè)有用于穿過(guò)所述螺桿31光桿部分的通孔10a，螺桿31尾端設(shè)有端面盤31b直徑大于通孔IOa直徑，蓋形鎖緊螺母10用于使端面盤31b與底座4的兩相向端面貼合。參見(jiàn)圖2，所述轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)31a的橫截面為兩個(gè)相互平行的削扁方。在壓裂壓力較小的情形下，本實(shí)施例中的支撐部件可僅包括井口錨定器I或伸縮調(diào)節(jié)裝置3及其底座4，不包括井口錨定器I時(shí)，進(jìn)水接頭2直接與膠囊封孔器6密封連接。本實(shí)施例中井口錨定器I的法蘭盤11上圓周均布的錨桿孔Ila也可以是大于4個(gè)的5個(gè)或6個(gè)等。實(shí)施例2參見(jiàn)圖3，所述轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)31a的橫截面為四個(gè)兩兩平行的削扁方。本實(shí)施例的其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，在此不再贅述。工作過(guò)程第一步，將膠囊封孔器6安裝到位后，通過(guò)錨桿等錨固件將井口錨定器I錨固在鉆孔5的孔口 ；第二步，用管鉗旋轉(zhuǎn)伸縮調(diào)節(jié)裝置3的螺桿31，升高該支撐裝置中底座4的高度，將底座4牢牢頂持在巷道頂板上；第三步，連接各管路，開啟高壓泵，高壓水流經(jīng)高壓水進(jìn)水接頭2內(nèi)的單向閥8和膠囊封孔器6進(jìn)入到鉆孔5內(nèi)進(jìn)行水力壓裂；第四步，水力壓裂結(jié)束后，打開卸壓閥進(jìn)行卸壓；第五步，卸壓結(jié)束后，用管鉗反向旋轉(zhuǎn)伸縮調(diào)節(jié)裝置3上的螺桿31，降低該支撐裝置中底座4的高度，以便將該支撐裝置整體取出。以上雖然結(jié)合了附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也可以意識(shí)到對(duì)所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出各種變化或修改，這些修改和變化應(yīng)理解為是在本實(shí)用新型的范圍和意圖之內(nèi)的。
權(quán)利要求1.一種水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，包括可與位于鉆孔(5)孔口內(nèi)的膠囊封孔器(6 )進(jìn)水端密封連接的進(jìn)水接頭(2 )，進(jìn)水接頭(2 )設(shè)有可與壓裂高壓進(jìn)水接頭密封連接的進(jìn)水接口( 7 )，進(jìn)水接頭(2 )的進(jìn)水通道上設(shè)有單向閥(8 )，進(jìn)水接頭(2 )的出水通道上設(shè)有可與泄壓閥密封連接的泄壓閥接口(9)，其特點(diǎn)在于:所述進(jìn)水接頭(2)的出水通道前端可與所述膠囊封孔器(6)形成密封連接，所述進(jìn)水接口(7)和泄壓閥接口(9)位于進(jìn)水接頭(2)的側(cè)部，進(jìn)水接頭(2)上設(shè)有可與固定體形成錨定和/或頂持固定的支撐部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，其特征在于:所述支撐部件由井口錨定器(I)構(gòu)成，井口錨定器(I)包括管體(12)，管體(12)中部固定連接有法蘭盤(11)，管體(12)的進(jìn)口端與所述進(jìn)水接頭(2)的前端連接，管體(12)的出口端與所述膠囊封孔器(6)連接；所述法蘭盤(11)上圓周均布有至少4個(gè)可通過(guò)錨固件與所述鉆孔(5)的巖體錨定的錨桿孔(11a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，其特征在于:所述進(jìn)水接頭(2 )前端連接有過(guò)渡接頭(21)，進(jìn)水接頭(2 )通過(guò)過(guò)渡接頭(21)與膠囊封孔器(6 )或井口錨定器(I)形成密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，其特征在于:所述支撐部件包括連接在所述進(jìn)水接頭(2 )自由端的伸縮調(diào)節(jié)裝置(3 )，伸縮調(diào)節(jié)裝置(3 )遠(yuǎn)端連接有可支撐于固定體上的底座(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，其特征在于:所述伸縮調(diào)節(jié)裝置(3)采用螺紋調(diào)整結(jié)構(gòu)，包括螺桿(31)前段設(shè)置螺紋，螺桿(31)后段的光桿部分設(shè)有用于外接轉(zhuǎn)動(dòng)工具使其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)(31a);所述進(jìn)水接頭(2)尾端設(shè)有與螺桿(31)前端螺紋配合的內(nèi)螺紋段(2a)，進(jìn)水接頭(2)中部呈管狀，進(jìn)水接頭(2)的中部管孔(2b)與內(nèi)螺紋段( 2a)連通，中部管孔(2b)用于接納螺桿(31)伸入其中的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，其特征在于:所述螺桿(31)與進(jìn)水接頭(2)的配合螺紋為梯形螺紋，進(jìn)水接頭(2)的內(nèi)螺紋段(2a)長(zhǎng)度在IOOmm以上，螺桿(31)伸入進(jìn)水接頭(2)中部管孔(2b)的長(zhǎng)度在400mm以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，其特征在于:所述底座(4)通過(guò)螺紋配合有蓋形鎖緊螺母(10)，蓋形鎖緊螺母(10)設(shè)有用于穿過(guò)所述螺桿(31)光桿部分的通孔(10a)，螺桿(31)尾端設(shè)有端面盤(31b)直徑大于通孔(IOa)直徑，蓋形鎖緊螺母(10)用于使端面盤(31b)與底座(4)的兩相向端面貼合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)工具連接結(jié)構(gòu)(31a)為兩個(gè)相互平行的削扁方或四個(gè)兩兩平行的削扁方。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水力壓裂封孔膠囊用支撐裝置，包括可與位于鉆孔孔口內(nèi)的膠囊封孔器進(jìn)水端密封連接的進(jìn)水接頭，進(jìn)水接頭設(shè)有可與壓裂高壓進(jìn)水接頭密封連接的進(jìn)水接口，進(jìn)水接頭的進(jìn)水通道上設(shè)有單向閥，進(jìn)水接頭的出水通道上設(shè)有可與泄壓閥密封連接的泄壓閥接口，所述進(jìn)水接頭的出水通道前端可與所述膠囊封孔器形成密封連接，所述進(jìn)水接口和泄壓閥接口位于進(jìn)水接頭的側(cè)部，上設(shè)有可與固定物形成固定連接的支撐部件。支撐部件由井口錨定器或/和包括底座的伸縮調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成。本實(shí)用新型的有益效果是，能有效提高封孔膠囊的反沖力的承受能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、適用范圍廣。
文檔編號(hào)E21F7/00GK202914126SQ20122057288
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者余模華, 覃樂(lè), 周聲才, 王文春, 何興玲, 周東平, 郭臣業(yè), 李棟, 王聯(lián), 何苗, 沈大富, 周俊杰, 張迪, 徐濤, 張翠蘭 申請(qǐng)人:重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司