近日,重庆研究院瓦斯分院的“MKY系列煤矿井下裸眼分段压裂封隔器研发”成果荣获重庆市科学技术协会岗位创新争先行动一等奖。
近年来,低渗煤层井下水力压裂增渗市场不断增大,尤其是煤矿井下定向长钻孔或顺煤层钻孔分段压裂技术的迅速发展应用,对封隔器的需求量越来越大。由于煤层钻孔在原生裂隙多、易变形、地质条件复杂的特殊性,此前将传统油气领域封隔器直接应用到煤矿井时存在以下问题:石油行业封隔器在较多在套管内使用,裸眼封隔器较少;煤层较为松软,易引起扩张式封隔器肩部脱胶,寿命短或无法重复使用;煤层裸眼节理较多,石油行业压裂封隔器胶囊段短,节理较多时无法有效封孔。煤矿井下裸眼小孔径钻孔是未来趋势,基于结构问题,石油行业缺乏低于80毫米的小孔径裸眼封隔器;赋存差异大,石油行业需要耐高温环境,而煤矿井下无需耐高温但需要更高的耐用度。
研发团队对端部的刚度和强度增强、封隔器胶囊长度优化、小直径的结构设计、锚固防滑移结构开发、胶囊材料研发等难点进行攻关,成功开发了MKY系列煤层裸眼分段水力压裂封隔器,优化出了最佳的封隔胶囊长度,提高了强度,选用丁基新型材料实现了胶囊柔性同时保证了收缩性能。可实现42~133毫米的钻孔重复封孔,承压大于70MPa,理论最大重复次数≥30次,能适应于松软煤层。最终使得MKY系列封隔器使用寿命提升约2倍,大大节省了使用成本,促进了分段水力压裂技术在煤矿井下的应用,为促进重庆研究院在大区域瓦斯超前治理领域继续发挥引领作用提供了有力的装备支撑。