专利名称：一种水力致裂封隔器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水力致裂封隔器，尤其是一种基于膨胀胶管密封的在钻孔的特定位置实施定向水力致裂的封隔器。
背景技术：
水力致裂是控制坚硬顶煤、顶板的有效措施，水压裂缝的扩展方向受地应力场和围岩节理裂隙发育情况的影响，根据煤矿井下现场施工的需要，有时需要人为的控制裂缝的扩展范围和扩展方向。在实施定向水力致裂时，若在一个钻孔内预制多个定向裂纹，然后封孔水力致裂，以期望一次产生多个定向水压裂缝；但实际工程中由于钻孔内水压力衰减等原因，常出现一个定向裂纹扩展后，水压力和钻孔围岩应力发生改变，其它的预制裂纹并没有定向起裂扩展，未达到多定向水压裂缝的效果。传统的封隔器一般需要2路液压系统，设备与工艺系统相对较为复杂，在煤矿井下使用不方便。因此，需要一种简便装置来实现长钻孔内特定位置的水力致裂，控制裂缝的扩展范围和扩展方向，保障单孔内多定向水压裂缝的扩展效果。
发明内容本实用新型的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种工艺简单、操作方便、安全可靠、能够实现在钻孔的特定位置实施水力致裂的封隔器。为实现上述目的，本实用新型的水力致裂封隔器，包括间隔设在钻孔内的前膨胀胶管封孔器和后膨胀胶管封孔器，前后膨胀胶管封孔器之间设有连通管，所述的前膨胀胶管封孔器的前端中部设有单向阀二，单向阀二的顶部设有调压螺栓或密封螺栓；所述的后膨胀胶管封孔器内设有伸出其两端的金属管，金属管内开有使金属管内外压力保持一致的通孔，后膨胀胶管封孔器的前部的设有可在金属管上滑动的滑动套，滑动套的前部设有固定套二，固定套二前端上设有固定在金属管侧壁上的单向阀一。所述设在金属管侧壁上的单向阀一水平设置或垂直设置；所述单向阀一为1-3个。有益效果设置在前膨胀胶管封孔器前端的单向阀二，可作为封隔器使用，也可作为普通封孔器使用，作为封隔器使用时，该单向阀二处于封闭状态，即单向阀的前端使用密封螺栓，作为普通封孔器使用时，用调压螺栓替换密封螺栓，当压力达到一定值后单向阀二可以开启；前后两个封孔器、连通管之间都是用液压快速接头组装，组装方便快捷；只用连通管与一端可滑动封孔器后端的液压快速接头连接，即可把封隔器送入需要实施水力致裂的钻孔段，操作方便；钻孔外端只需要将高压胶管和连通管连接即可，封隔器能够实现自动封孔，使用方便；水力致裂完成，卸除水压后，两个封孔器都能恢复到注水前的状态，可以移动封隔器到下一个需要实施水力致裂的位置。本实用新型只需一路液压系统就能够实现在钻孔特定的位置实施水力致裂，配合在钻孔特定位置实施人工造缝的方法，可实现控制水压裂缝的起裂位置、扩展方向和范围的目的。
图1是本实用新型的水力致裂的封隔器的结构示意图；图2是本实用新型的单向阀一实例一结构示意图；图3是本实用新型的单向阀一实例二结构示意图；图4是本实用新型的单向阀一实例三结构示意图。图中1 一钻孔,2 —围岩，3 —固定套一，4 一后膨胀胶管封孔器，5 —滑动套，6 —单向阀一，7 —液压快速接头一，8 —连通管，9 一液压快速接头二，10 —固定套三，11 一前膨胀胶管封孔器，12 —固定套四，13 —单向阀二，14 一调压螺栓或密封螺栓，15 一封孔器空腔，16 —水力致裂段围岩，17 —固定套二，18 —金属管，19-通孔，20 —液压快速接头三。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施作进一步描述图1所示，本实用新型的水力致裂的封隔器，主要由前膨胀胶管封孔器11、连通管
8、后膨胀胶管封孔器4构成，前膨胀胶管封孔器11和后膨胀胶管封孔器4间隔设在钻孔I内，前后膨胀胶管封孔器之间设有连通管8，后膨胀胶管封孔器4由单向阀一 6、液压快速接头一 7、固定套3、滑动套5、金属管18、小孔19、液压快速接头三20构成。所述的前膨胀胶管封孔器11的前端中部设有单向阀二 13，单向阀二 13的包括阀体、设在阀体内的钢珠和顶在钢珠上的弹簧，单向阀二 13的顶部设有调压螺栓或密封螺栓14，调压螺栓为带有通孔的螺栓，密封螺栓为实心螺栓。作为封隔器使用时，单向阀二 13前端连接密封螺栓，单向阀二13始终处于封闭状态；所述的后膨胀胶管封孔器4内设有伸出其两端的金属管18，金属管18内开有使金属管内外压力保持一致的通孔19，所述伸出后膨胀胶管封孔器4的金属管18外端设有液压快速接头三2，内端与连通管8连接处设有液压快速接头一 7 ;后膨胀胶管封孔器4的外端用液压快速接头20与外端的连通管连接，快速接头包括密封圈、U型卡。所述前膨胀胶管封孔器11与连通管8连接一端设有液压快速接头二 9。前膨胀胶管封孔器后端通过液压快速接头二 9与连通管8连接，后膨胀胶管封孔器4的前端是通过液压快速接头一 7与连通管8连接，连通管8是厚壁金属杆，起连接两个封孔器的作用，根据需要实施水力致裂的长度，确定连接一节或多节连通管；后膨胀胶管封孔器4的前部的设有可在金属管18上滑动的滑动套5，滑动套5的前部设有固定套二 17，固定套二 17前端上设有固定在金属管18侧壁上的单向阀一 6,设在金属管18侧壁上的单向阀一 6水平设置或垂直设置，单向阀一 6的数量根据注水流量的大小设置1-3个，如图2、图3和图4所示。工作原理钻孔施工完毕后，用连通管8连接前膨胀胶管封孔器11，前膨胀胶管封孔器11前端的单向阀二 13上组装上调压螺栓，用多节连通管把前胶管封孔器送至钻孔底部，用高压胶管连接连通管的尾部，高压水通过高压胶管进入连通管8，然后进入前膨胀胶管封孔器11，当前膨胀胶管封孔器11内水压力达到一定值后，前膨胀胶管封孔器11膨胀，密封钻孔后单向阀二 13打开，开始向钻孔底部注水，实施压裂。钻孔底部水力致裂完成后，卸除水压力，前膨胀胶管封孔器11回复到注水前的状态，退出连通管8和前膨胀胶管封孔器11，拆开连通管8和前膨胀胶管封孔器11之间的连接，然后用连通管连接后膨胀胶管封孔器4，然后在后膨胀胶管封孔器4的前端连接连通管8，在连通管8的前端连接前膨胀胶管封孔器11，前膨胀胶管封孔器11前端的单向阀二 13上拆下调压螺栓，重新组装上密封螺栓，拧紧密封螺栓确保单向阀二 13保持密封状态；然后用连通管将前膨胀胶管封孔器11、连通管8、后膨胀胶管封孔器4送至钻孔中，在连通管的尾端连接高压胶管，高压水通过高压胶管进入连通管，然后进入后膨胀胶管封孔器4、连通管8、前膨胀胶管封孔器11。当水压足够大时，滑动套5能够沿着封孔器内的金属管18滑动，滑动套5上设有密封圈，使在滑动过程中滑动套5和金属管18之间能够保持密封，封孔器内部的水不会从滑动套和金属管之间流出。高压水进入两个封孔器后，两个膨胀胶管膨胀对钻孔进行密封，待钻孔密封后，打开单向阀一 6，开始向两个膨胀胶管之间的密闭空间注水，直至实现两个膨胀胶管之间的特定钻孔段水力致裂完成。水力致裂完成，卸除水压力后，两个封孔器都回复到注水前的状态，再通过与液压快速接头三20连接的连通管18移动封隔器到下一个需要实施水力致裂的位置。前膨胀胶管封孔器11后端通过液压快速接头9与连通管8连接，后膨胀胶管封孔器4的前端是通过液压快速接头7与连通管8连接，连通管8两端采用液压快速接头，连通管8的作用是控制两个膨胀胶管封孔器之间的距离，根据钻孔特定位置需要施工水力致裂的长度确定，连接一节或多节连通管；后膨胀胶管封孔器的膨胀胶管的一端由固定套固定，一端固定在滑动套上，后膨胀胶管封孔器的前端有一个单向阀一，当高压水充满了两个封孔器，并使两个封孔器膨胀到密封钻孔，使两个封孔器之间形成密闭空间时，单向阀一打开，开始向两个封孔器之间的密闭空间注水，在两个封孔器之间的位置实施水力致裂。水力致裂完成，卸除水压力后，两个封孔器都回复到注水前的状态，再移动封隔器到下一个需要实施水力致裂的位置。
权利要求1.一种水力致裂封隔器，其特征在于它包括间隔设在钻孔(I)内的前膨胀胶管封孔器(11)和后膨胀胶管封孔器(4)，前后膨胀胶管封孔器之间设有连通管(8)，所述的前膨胀胶管封孔器(11)的前端中部设有单向阀二(13)，单向阀二(13)的顶部设有调压螺栓或密封螺栓(14);所述的后膨胀胶管封孔器(4)内设有伸出其两端的金属管(18)，金属管(18)内开有使金属管内外压力保持一致的通孔(19)，后膨胀胶管封孔器(4)的前部的设有可在金属管(18)上滑动的滑动套(5)，滑动套(5)的前部设有固定套二( 17)，固定套二( 17)前端上设有固定在金属管(18)侧壁上的单向阀一(6)。
2.根据权利要求1所述的水力致裂封隔器，其特征在于所述设在金属管(18)侧壁上的单向阀一(6 )水平设置或垂直设置。
3.根据权利要求1或2所述的水力致裂封隔器，其特征在于所述单向阀一(6)为1-3个。
专利摘要一种水力致裂的封隔器，包括间隔前膨胀胶管封孔器和后膨胀胶管封孔器，前后膨胀胶管封孔器之间设有连通管，前膨胀胶管封孔器的前端中部设有单向阀二，单向阀二的顶部设有调压螺栓或者密封螺栓；后膨胀胶管封孔器内设有伸出其两端的金属管，金属管内开有使金属管内外压力保持一致的通孔，后膨胀胶管封孔器的前部的设有可在金属管上滑动的滑动套，滑动套的前部设有固定套二，固定套二前端上设有固定在金属管侧壁上的单向阀。当高压水注入封隔器后，两个封孔器迅速膨胀，直至与孔壁形成密闭状态；当水压超过一定值后，后膨胀胶管封孔器的单向阀一打开，开始向两个封孔器之间的空腔中注水，实现在特定钻孔段的水力致裂。该设备携带与组装方便，效果好。
文档编号E21B33/127GK202900151SQ20122054622
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者黄炳香, 陈树亮 申请人:中国矿业大学