1.一种矿井下长距离钻孔压裂一体化设备,其特征是:包括首尾依次相连的钻头(06)、压裂杆(05)、防护杆(04)、封孔杆(03)、高压密封钻杆(02)和履带钻机送杆器(01);
所述的压裂杆(05)为中空,并在其内部中间位置安装有控压压裂装置,控压压裂装置由阻尘控压部件(17)、控压钢球(19)和控压弹簧(18)组成,控压钢球(19)安装在阻尘控压部件(17)内,控压弹簧(18)的一端连接在阻尘控压部件(17)的端部,控压弹簧(18)另一端连接在压裂杆(05)内部的隔断上,在阻尘控压部件(17)下方的压裂杆(05)上设有垂直于轴线方向且与外部连通的致裂通道(21),阻尘控压部件(17)上还设有低压水槽口,低压水槽口通过静水分流通道(20)连通到隔断另一侧的压力杆内部;
所述压裂杆(05)通过靠近静水分流通道(20)的一端与钻头(06)连接;
所述的防护杆(04)包括具有内腔的杆体和安装在内腔中的防护件,其中,防护件包括圆筒状的防护板(3-1),防护板(3-1)一端的内部通过连接板(3-2)相连,并在中间形成半封闭式的静水通道(4);内腔的中间段是由防护板运动空间(13)、连接板运动空间(14)、推动球运动空间(8)连通构成,内腔的一端是扩展空间(29)叠加防护板运动空间(13),扩展空间(29)的直径大于推动球运动空间(8),另一端是扩展空间(29)与连接板运动空间(14)、防护板运动空间(13)的叠加;在靠近扩展空间(29)一端的中间段上还设有阻挡防护板内壁(9)和阻挡连接板壁(10),二者之间的距离与具有连接板(3-2)的防护板(3-1)的长度一致;
所述防护杆(04)通过靠近具有连接板运动空间(14)的一端与压裂杆(05)连接;
所述的封孔杆(03)是中空的杆件,其外部设有封孔胶囊(15);
所述的履带钻机送杆器(01)包括管体和位于管体一端、与管体内部连通的高压注水管(26),在高压注水管(26)与管体之间设有卸压阀(24),还在管体另一端的内部设置有防护阀(23);
所述履带钻机送杆器(01)通过靠近高压注水管(26)的一端与高压密封钻杆(02)相连。
2.根据权利要求1所述的一种矿井下长距离钻孔压裂一体化设备,其特征是:所述钻头(06)、防护杆(04)、压裂杆(05)、封孔杆(03)、高压密封钻杆(02)和履带钻机送杆器(01)彼此之间通过螺杆和内螺纹的方式连接再加密封圈,在钻头(06)和履带钻机送杆器(01)的端部设置螺纹连接头或杆内连接螺纹,在防护杆(04)、压裂杆(05)、封孔杆(03)、高压密封钻杆(02)的两端相对应地分别设置螺纹连接头和杆内连接螺纹。
3.根据权利要求1所述的一种矿井下长距离钻孔压裂一体化设备,其特征是:所述防护杆(04)的内腔的中间段的推动球运动空间(8)分别与两端的扩展空间(29)之间通过过度斜坡连通。
4.根据权利要求1所述的一种矿井下长距离钻孔压裂一体化设备,其特征是:所述防护件的长度与杆体除去两端用于连接的结构之后的工作长度一致。
5.根据权利要求1所述的一种矿井下长距离钻孔压裂一体化设备,其特征是:所述的连接板(3-2)为四个,四个连接板(3-2)均布并在防护杆(04)中间连接形成静水通道(4),向外与防护板(3-1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种矿井下长距离钻孔压裂一体化设备,其特征是:所述的高压密封钻杆(02)由多级钻杆首尾相接组成,相邻两钻杆的连接处安装有密封圈。
7.一种采用权利要求1至6任一项所述矿井下长距离钻孔压裂一体化设备进行的钻孔压裂方法,操作步骤如下:
1)安装及钻孔:
①将钻头(06)、压裂杆(05)、防护杆(04)、封孔杆(03)和高压密封钻杆(02)依次连接并密封,防护杆(04)在安装时内部的防护件移动到阻挡防护板内壁(9)和阻挡连接板壁(10)的位置使其处于防护模式,最后将高压密封钻杆(02)的尾部与履带钻机送杆器(01)连接;
②在钻进过程中防护阀(23)处于打开状态,卸压阀(24)关闭,对钻杆通入静压水,水经过高压密封钻杆(02)、封孔杆(03)、防护杆(04)的静水通道(4)、压裂杆(05)静水分流通道(20)组成的杆路系统到达钻头(06)处对钻头(06)进行降温;
2)压裂:
①首先,关闭防护阀(23)和卸压阀(24);
②然后关闭防护杆(04)的防护模式:放入推动球(6),先通入低压水,低压水携带者推动球(6)进入杆路系统,当推动球(6)到达静水通道(4)的封闭端外侧时,推动着防护件的连接板(3-2)携带者防护板(3-1)向防护杆(04)内部移动,直到到达防护板存储空间最底部,低压水通过连接板(3-2)之间的空间流出,同时,使防护板(3-1)从封孔胶囊(15)上撤出,露出封孔胶囊(15);
③接着通过高压注水管(26)从内部注入高压水,高压水到达封孔胶囊(15),高压水通过封孔胶囊(15)进水口注入到封孔胶囊(15),将封孔胶囊(15)撑起,当压力达到指定值时,进行保压状态,当压力稳定之后进行压裂;
④再继续通过高压注水管(26)注入高压水,高压水通过高压密封钻杆(02)、防护杆(04)、封孔杆(03)到达压裂杆(05),当水压达到一定值时,控压钢球(19)、防尘控压部件向控压弹簧(18)传递力,使弹簧压缩,高压水从八个方向向外流出,压裂煤壁或岩壁,完成压裂;
3)多次多点压裂:上一个压裂点完成之后,停止注入高压水,打开泄压阀进行泄压,当从泄压阀流出的水量较小时,完成对封孔胶囊(15)的卸压,之后,通过履带钻井进行自动撤杆,当撤出到达下一压裂点时,重复压裂部分的③和④,依此类推,通过履带钻机进行回撤多点压裂;
4)撤杆:当最后一个压裂点完成之后,通过履带钻机将所有的杆撤出,进行下一个钻孔的施工。