[发明专利]一种梳状穿层定向长钻孔分支孔煤层段精准水力压裂工艺

说明书

本发明属于煤层增透技术领域。涉及一种梳状穿层定向长钻孔分支孔煤层段精准水力压裂工艺，包括如下步骤：S1：梳状穿层定向长钻孔：利用定向钻进设备对待掘工作面进行梳状穿层定向长钻孔施工；S2：安装压裂设备：退出定向钻进设备，并利用定向钻进设备，采用分支孔重入技术将压裂封孔器送至分支孔中指定位置；S3：利用定向钻进设备中的高压水，将压裂封孔器打开，并对梳状分支孔进行压裂；S4：退出压裂封孔器及导向筛管，重复S2、S3步骤，对其余梳状分支孔进行压裂。本发明将封孔位置设于梳状分支孔中煤层与岩层交界处，高压水直接作用于煤层本身，避免了高压水能量的损失，使增加煤层的透气性，使煤层瓦斯易于流出。

技术领域

本发明属于煤层增透技术领域，涉及一种梳状穿层定向长钻孔分支孔煤层段精准水力压裂工艺。

背景技术

伴随煤炭开采过程中产生的大量瓦斯对于煤矿的安全生产构成了重大威胁，尤其对于煤与瓦斯突出煤层。采前利用钻孔预抽煤层瓦斯是我国目前治理瓦斯问题的一项重要而有效的手段。目前，随着井下定向钻进抽采技术及装备的研发进步，定向长钻孔预抽煤层瓦斯技术已得到广泛应用，其中针对碎软煤层，由于其成孔性较差，远距离顺层钻进难以实现，多采用在煤层顶底板岩层中实施定向长钻孔主孔钻进，然后通过主孔向煤层施工梳状穿层分支孔，实现对煤层瓦斯的大范围超前抽采。

近几年，为进一步提高碎软、低渗、高瓦斯突出煤层瓦斯治理效果，对定向长钻孔实施水力压裂技术得到广泛应用研究，目前针对梳状穿层定向长钻孔水力压裂主要采取主孔、分支孔整体压裂，封孔深度为100m左右，如此高压水体大部分作用于岩石，只有少量的高压水体作用于煤层，如此一来，水力压裂存在以下缺陷：

1)由于煤层顶底板岩层中发育有裂隙，尤其在构造复杂区域。注水过程中随着压力的增加，水体会从岩层裂隙发生流失，造成梳状穿层定向长钻孔保压困难，孔内流体压力难以上升，以致煤层压裂效果不佳。

2)由于煤层具有很强的非均质性，整体压裂过程中，高压水体首先作用于煤层薄弱处，煤层薄弱处一旦发生破裂形成优势通道，高压水体很难再作用于煤层非薄弱处，造成煤层压裂效果不均匀。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于改善梳状穿层定向长钻孔现有水力压裂工艺存在的缺点，提高煤层水力压裂效果，提出一种梳状穿层定向长钻孔分支孔煤层段精准水力压裂工艺。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种梳状穿层定向长钻孔分支孔煤层段精准水力压裂工艺，包括如下步骤：

S1：梳状穿层定向长钻孔：利用定向钻进设备对待掘工作面进行梳状穿层定向长钻孔施工；所述梳状穿层定向长钻孔是在煤层顶底板岩层中进行主孔定向钻孔，然后通过主孔穿过煤层顶底板岩层，向煤层中进行梳状分支孔定向钻孔；

S2：安装压裂设备：梳状穿层定向长钻孔施工完成后，退出定向钻进设备，并利用定向钻进设备，采用分支孔重入技术将压裂封孔器送至分支孔中指定位置；所述指定位置为煤层与岩层的交界处；

S3：利用定向钻进设备中的高压水，将压裂封孔器打开，对梳状分支孔进行坐封；并利用定向钻进设备中的高压水对梳状分支孔进行压裂；

S4：退出压裂封孔器及导向筛管，重复S2、S3步骤，采用前进式或后退式，依次对其余梳状分支孔进行压裂。

本基础方案将压裂封孔器设置在指定位置，使高压水作用于局部，避免了高压水能量的损失，高压水能量利用率提高，提高了煤层压裂效果。

进一步，步骤S1中，所述定向钻进设备包括依次连接的高压水管、高压水尾、通缆钻杆、上无磁钻杆、探管、下无磁钻杆、孔底马达、钻头。

进一步，步骤S2中，退出定向钻进设备时，将定向钻具中的孔底马达、钻头更换为压裂封孔器和导向筛管；所述压裂封孔器采用螺纹或变径接头与下无磁钻杆连接，所述导向筛管与压裂封孔器连接。