一种防止高压推杆喷射的孔口液压装置及使用方法

技术领域

本发明专利涉及煤矿压裂防护装置技术领域，特别是一种防止高压推杆喷射的孔口液压装置及使用方法。

背景技术

煤层透气性的高低直接决定着瓦斯抽采效果的好坏，由于我国煤层普遍透气性较差，同时随着我国煤矿开采深度的逐步加大，导致开采条件更趋于复杂，出现了高地应力、高瓦斯、高非均质性、低透气性的煤体特征，从而导致单个瓦斯抽采钻孔有效影响范围小，预抽钻孔工程量大，抽采效率低，常规的瓦斯抽采方法难以发挥作用，点式水力压裂增透是以水作为动力，通过高压水的支撑、劈裂作用，使煤体中的原生裂隙、次生裂隙及人造空腔得到连通、扩展和延伸，形成了相互交织的一定长度的裂隙网络，使煤体内部的连通性增强，瓦斯扩散和运移的通道增多，从而增加煤层的透气性，提高瓦斯抽采效率。点式压裂在两段封孔胶囊之间安装注水器，高压水注入时封孔胶囊膨胀，在两段封孔胶囊之间形成一个高压致裂区，由于高压水流最大压力可达40MPa，一旦封孔胶囊失效，钻孔内压力瞬间失衡，致使封孔胶囊连带高压推杆从钻孔喷出，对孔口外部的设备及人员造成极大损害。为了防止封孔胶囊失效而造成安全事故，专门设计了一套防止高压推杆喷射的孔口液压装置，确保点式水力压裂安全进行，保证井下工作人员的人身安全和经济效益最大化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的防止高压推杆喷射的孔口液压装置，本装置确保点式水力压裂安全进行，保证井下工作人员的人身安全和经济效益最大化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种防止高压推杆喷射的孔口液压装置，设置在本煤层和煤壁之间，其中本煤层开设点式水力压裂钻孔，点式水力压裂钻孔内安装封孔胶囊、注水器和高压推杆，高压推杆尾部连接高压进水胶管，所述防止高压推杆喷射的孔口液压装置包括支撑结构和液压千斤顶，其中支撑结构的第一端封闭在点式水力压裂钻孔孔口，高压进水胶管穿过支撑结构的第一端封并延伸出点式水力压裂钻孔，液压千斤顶主体尾部固定连接在支撑结构的第二端，液压千斤顶和行程杆前端通过推顶抵接在煤壁。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述支撑结构包括主体钢管和连接在主体钢管两端的法兰盘，所述液压千斤顶的尾部通过法兰盘与主体钢管的第二端连接。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述主体钢管下方具有用于支撑主体钢管与点式水力压裂钻孔高度对齐的支架。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述本煤层表面和煤壁表面相互平行，所述支撑结构和液压千斤顶的主体延伸方向垂直于本煤层表面和煤壁表面。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述行程杆的前段具有板状支撑结构。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述高压进水胶管上设有泄压阀和压力表；所述液压千斤顶包括进水管、回水管、注水管、排水管和以及切换液压千斤顶工作状态的控制把手。

在第二个技术方案中，一种防止高压推杆喷射的孔口液压装置的使用方法，使用第一个技术方案中提出的防止高压推杆喷射的孔口液压装置，首先施工本煤层点式水力压裂钻孔后，将封孔胶囊及注水器用高压推杆送入点式水力压裂钻孔；然后用支架架起主体钢管及千斤顶，将法兰盘对准点式水力压裂钻孔，将高压胶管与高压推杆连接，将控制把手与液压千斤顶用进水管和回水管连接，将注水管和排水管安装在控制把手上；防止高压推杆喷射的孔口液压装置组装完成，操作控制把手调节液压千斤顶的行程杆，使防止高压推杆喷射的孔口液压装置支撑在煤壁与本煤层之间，并封堵点式水力压裂钻孔。

使用本发明的有益效果是：

本防止高压推杆喷射的孔口液压装置采用液压孔口防护装置具有加工简单，便于操作，可利用千斤顶调节行程杆，适用于不同间距，该装置稳定牢固将点式水力压裂整套装置完全固定在钻孔内部，即使孔内发生高压力失衡，也不会对钻孔外部的人员及设备产生危害。当点式水力压裂结束后，通过泄压阀将孔内余压水流释放，确保整个压裂过程安全进行。

附图说明

图1为本发明防止高压推杆喷射的孔口液压装置的结构示意图。

附图标记包括：

1-液压千斤顶；2-行程杆；3-进水管；4-回水管；5-控制把手；6-注水管；7-排水管；8-主体钢管；9-高压进水胶管；10-泄压阀；11-支架；12-法兰盘；13-高压推杆；14-封孔胶囊；15-注水器；16-点式水力压裂钻孔；17-压力表；A-本煤层；B-煤壁。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出的一种防止高压推杆13喷射的孔口液压装置设置在本煤层A和煤壁B之间，其中本煤层A开设点式水力压裂钻孔16，点式水力压裂钻孔16内安装封孔胶囊14、注水器15和高压推杆13，高压推杆13尾部连接高压进水胶管9，防止高压推杆13喷射的孔口液压装置包括支撑结构和液压千斤顶1，其中支撑结构的第一端封闭在点式水力压裂钻孔16孔口，高压进水胶管9穿过支撑结构的第一端封并延伸出点式水力压裂钻孔16，液压千斤顶1主体尾部固定连接在支撑结构的第二端，液压千斤顶1和行程杆2前端通过推顶抵接在煤壁B。

作为优选的，支撑结构包括主体钢管8和连接在主体钢管8两端的法兰盘12，液压千斤顶1的尾部通过法兰盘12与主体钢管8的第二端连接。

为了适应点式水力压裂钻孔16的高度，主体钢管8下方具有用于支撑主体钢管8与点式水力压裂钻孔16高度对齐的支架11。

本煤层A表面和煤壁B表面相互平行，支撑结构和液压千斤顶1的主体延伸方向垂直于本煤层A表面和煤壁B表面。行程杆2的前段具有板状支撑结构，避免行程杆2前端滑脱，同时减小煤壁B收到的压强，使支撑更稳固。

为方便本装置工作状态切换控制，高压进水胶管9上设有泄压阀10和压力表17；液压千斤顶1包括进水管3、回水管4、注水管6、排水管7和以及切换液压千斤顶1工作状态的控制把手5。

实施例2

本实施例提出一种防止高压推杆13喷射的孔口液压装置的使用方法，使用实施例1中提出的防止高压推杆13喷射的孔口液压装置，首先施工本煤层A点式水力压裂钻孔16后，将封孔胶囊14及注水器15用高压推杆13送入点式水力压裂钻孔16；然后用支架11架起主体钢管8及千斤顶，将法兰盘12对准点式水力压裂钻孔16，将高压胶管与高压推杆13连接，将控制把手5与液压千斤顶1用进水管3和回水管4连接，将注水管6和排水管7安装在控制把手5上；防止高压推杆13喷射的孔口液压装置组装完成，操作控制把手5调节液压千斤顶1的行程杆2，使防止高压推杆13喷射的孔口液压装置支撑在煤壁B与本煤层A之间，并封堵点式水力压裂钻孔16。

具体的，如图1所示，选择该煤层地质情况稳定的地点为点式水力压裂增透点，施工完点式水力压裂钻孔16后，将封孔胶囊14、注水器15及高压推杆13连接后送入钻孔内既定压裂位置。

用支架11架起主体钢管8及千斤顶，将法兰盘12对准点式水力压裂钻孔16，将高压进水胶管9与高压推杆13连接，将控制把手5与液压千斤顶1用进水管3和回水管4连接，将注水管6和排水管7安装在控制把手5上。此时孔口防护装置已组装完成，操作控制把手5调节液压千斤顶1的行程杆2，使整套装置完全固定在煤壁B与本煤层A之间。

开始进行点式压裂，将高压水流通过高压水力胶管注水钻孔内，待压裂成功后，等待10分钟以上，保证压力表17读数已基本稳定在1MPa以下，然后打开泄压阀10，将孔内剩余压力全部释放，然后拆除孔口防护装置，将高压推杆13拉出，进行下一段点式压裂。

需要注意的是，本装置的液压回路需要保证连接紧密无漏点。在组装孔口防护装置前先调节控制把手5保证液压千斤顶1进水与回水通畅，且行程杆2运行正常。打开泄压阀10时保证出水口附近无人员，避免人员受余压水流喷射。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。