本發(fā)明涉及一種煤層瓦斯氣抽采前的水力壓裂增透技術(shù)，特別是一種多煤層膠囊隔離分層壓裂裝置及方法。

背景技術(shù)：

煤層瓦斯是一種潔凈能源，但對煤礦生產(chǎn)而言更是一種災(zāi)害源。我國的煤炭賦存地質(zhì)條件復(fù)雜，主要依靠地下開采，隨著開采深度的增加，煤層瓦斯含量逐漸增加，煤層瓦斯壓力增大，突出的危險性增高，防突難度越來越大?，F(xiàn)有采煤工作面瓦斯抽采是分別通過運輸巷和回風(fēng)巷內(nèi)在本煤層中打順層鉆孔進行抽采，對于透氣性較差的煤層通常還需在進行水力壓裂增透后再行抽采，現(xiàn)有方法多適用于單煤層的壓裂增透。目前雖然有一些用于多煤層的增透方法，但不是存在操作方法復(fù)雜，就是存在封孔裝置或封孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足，其封孔和壓裂時間長，煤層增透成本高。為此，需要對現(xiàn)有技術(shù)進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多煤層膠囊隔離分層壓裂裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，封孔和壓裂操作方便，封孔效率高、效果好，煤層增透成本低。本發(fā)明的第二目的是提供一種多煤層膠囊隔離分層壓裂方法，該方法基于前述裝置進行，其操作性強、效率高、煤層增透效果好。

為實現(xiàn)第一目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種多煤層膠囊隔離分層壓裂裝置，包括設(shè)置于裸孔內(nèi)的套管，裸孔和套管均穿過多個煤層，所述套管上形成有多個分別與多個煤層位置對應(yīng)的花管段；套管上套裝有多個囊袋，囊袋用于套管與煤層兩側(cè)的巖層形成囊袋式固井結(jié)構(gòu)，相鄰囊袋之間通過連通管連通，多個囊袋中的一個通過注漿管與注漿系統(tǒng)連接；所述套管內(nèi)可移動的設(shè)有一體結(jié)構(gòu)的膠囊封孔壓裂裝置，該膠囊封孔壓裂裝置與壓裂泵組連接用于對煤層進行逐層水力壓裂，并在對任一煤層壓裂前，在套管位于對應(yīng)花管段前后方的管孔段形成膠囊封孔結(jié)構(gòu)。

采用前述技術(shù)方案的本發(fā)明，通過套管和多個囊袋形成多段的囊袋式固井結(jié)構(gòu)，以使壓裂水管外的各煤層之間的流道被阻斷，為逐個進行的煤層壓裂創(chuàng)造條件；同時，利用花管段、膠囊封孔壓裂裝置，以及膠囊封孔壓裂裝置在花管段前后方的管段上形成膠囊封孔結(jié)構(gòu)，對煤層逐個進行水力壓裂，從而以此完成多煤層的分層壓裂。其固井結(jié)構(gòu)簡單，固井成本低，效率高；且膠囊封孔壓裂裝置可充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，降低壓裂封孔成本。

優(yōu)選的，所述膠囊封孔壓裂裝置包括壓裂管，壓裂管上設(shè)有壓裂噴嘴，壓裂管位于壓裂噴嘴前后方的管段上分別設(shè)有一封孔膠囊；所述膠囊封孔結(jié)構(gòu)通過封孔膠囊形成。以充分利用現(xiàn)有技術(shù)，降低壓裂封孔成本。

進一步優(yōu)選的，所述膠囊封孔結(jié)構(gòu)的封堵壓力由水力壓裂泵組提供。以簡化結(jié)構(gòu)，避免單獨設(shè)置封孔動力；通常在壓裂噴嘴設(shè)置減壓閥的方式使噴嘴噴水壓力小于膠囊封孔壓力，確保封孔的密封性和可靠形性。

優(yōu)選的，位于所述裸孔遠端的囊袋通過注漿管與注漿系統(tǒng)連接。以形成由遠向近的注漿順序，縮短各囊袋段的漿料固化完成的時間差，提高固井效率。

為實現(xiàn)第二目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種多煤層膠囊隔離分層壓裂方法，應(yīng)用前述技術(shù)方案所述的多煤層膠囊隔離分層壓裂進行，包括通過巖層和煤層形成穿過多個煤層的裸孔，該方法還包括以下步驟，

第一步，將具有多個花管段的套管置入裸孔內(nèi)，并使花管段位于對應(yīng)的目標煤層中；

第二步，通過灌漿方式向多個囊袋內(nèi)依次灌漿，以使套管與多個巖層之間形成多段囊袋式固井結(jié)構(gòu)；

第三步，待囊袋內(nèi)漿料固化后，在套管內(nèi)置入一體結(jié)構(gòu)的膠囊封孔壓裂裝置至設(shè)定深度，以使壓裂噴嘴位于一花管段內(nèi)；

第四步，開啟壓裂泵組，膠囊封孔壓裂裝置利用水力壓裂泵組的壓力，在套管的所述花管段前后方管段上形成膠囊封孔結(jié)構(gòu)，并通過壓裂噴嘴對該花管段對應(yīng)的煤層進行水力壓裂；

第五步，對膠囊封孔結(jié)構(gòu)進行卸壓，并移動膠囊封孔壓裂裝置至下一個花管段內(nèi)；

第六步，重復(fù)第四步和第五步，直至所有煤層全部壓裂。

采用前述技術(shù)方案的本發(fā)明，利用套管和多個囊袋形成多段的囊袋式固井結(jié)構(gòu)，使壓裂水管外的各煤層之間的流道被阻斷；利用花管段、膠囊封孔壓裂裝置，以及膠囊封孔壓裂裝置在花管段前后方的管段形成膠囊封孔結(jié)構(gòu)，對煤層逐個進行水力壓裂，從而以此完成多煤層的分層壓裂。其固井方法簡單，固井成本低，效率高；且膠囊封孔壓裂裝置可充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，降低壓裂封孔成本。

優(yōu)選的，所述膠囊封孔結(jié)構(gòu)由封孔膠囊形成。以充分利用現(xiàn)有技術(shù)，降低壓裂封孔成本。

優(yōu)選的，所述向囊袋內(nèi)注漿由遠端向近端的順序進行。以形成由遠向近的注漿順序，縮短各囊袋段的漿料固化完成的時間差，提高固井效率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是，壓裂裝置結(jié)構(gòu)簡單、封孔效果好、制造成本低；壓裂方法操作性強、效率高、煤層增透效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中多煤層膠囊隔離分層壓裂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本圖還用于說明多煤層膠囊隔離分層壓裂方法。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施范圍之中。

實施例1，參見圖1，一種多煤層膠囊隔離分層壓裂裝置，包括設(shè)置于裸孔1內(nèi)的套管2，裸孔1和套管2均穿過多個煤層3，套管2上形成有多個分別與多個煤層3位置對應(yīng)的花管段2a；套管2上套裝有多個囊袋4，囊袋4用于套管2與煤層3兩側(cè)的巖層5形成囊袋式固井結(jié)構(gòu)，相鄰囊袋4之間通過連通管6連通，多個囊袋4中的一個通過注漿管10與注漿系統(tǒng)連接；所述套管2內(nèi)可移動的設(shè)有一體結(jié)構(gòu)的膠囊封孔壓裂裝置，該膠囊封孔壓裂裝置與壓裂泵組連接用于對煤層3進行逐層水力壓裂，并在對任一煤層3壓裂前，在套管2位于對應(yīng)花管段2a前后方的管孔段形成膠囊封孔結(jié)構(gòu)；位于裸孔1遠端的囊袋4通過注漿管10與注漿系統(tǒng)連接；位于裸孔1近端的囊袋4設(shè)有回漿管11。

其中，膠囊封孔壓裂裝置包括壓裂管7，壓裂管7上設(shè)有壓裂噴嘴8，壓裂管7位于壓裂噴嘴8前后方的管段上分別設(shè)有一封孔膠囊9；所述膠囊封孔結(jié)構(gòu)通過封孔膠囊9形成；膠囊封孔結(jié)構(gòu)的封堵壓力即膠囊9的脹緊壓力由水力壓裂泵組提供。

實施例2，參見圖1，一種多煤層膠囊隔離分層壓裂方法，應(yīng)用實施例1所述的多煤層膠囊隔離分層壓裂進行，包括通過巖層5和煤層3形成穿過多個煤層3的裸孔1，該方法還包括以下步驟，

第一步，將具有多個花管段2a的套管2置入裸孔1內(nèi)，并使花管段2a位于對應(yīng)的目標煤層3中；

第二步，通過灌漿方式和灌漿管10，按由位于裸孔1遠端的囊袋4向近端的囊袋4的順序，向多個囊袋4內(nèi)依次灌漿，以使套管2與多個巖層5之間形成多段囊袋式固井結(jié)構(gòu)，并在回漿管11出漿后停止灌漿；

第三步，待囊袋4內(nèi)漿料固化后，在套管2內(nèi)置入一體結(jié)構(gòu)的膠囊封孔壓裂裝置至設(shè)定深度，以使壓裂噴嘴8位于一花管段2a內(nèi)；

第四步，開啟壓裂泵組，膠囊封孔壓裂裝置利用水力壓裂泵組的壓力，膠囊封孔壓裂裝置的兩個封孔膠囊9分別在套管2的所述花管段2a前后方管段上形成膠囊封孔結(jié)構(gòu)，并通過壓裂噴嘴8對花管段2a對應(yīng)煤層3進行水力壓裂；

第五步，對膠囊封孔結(jié)構(gòu)進行卸壓，并移動膠囊封孔壓裂裝置至下一個花管段2a內(nèi)；

第六步，重復(fù)第四步和第五步，直至所有煤層3全部壓裂。

以上雖然結(jié)合了附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也可以意識到對所附權(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)理解為是在本發(fā)明的范圍和意圖之內(nèi)的。