本發(fā)明涉及煤礦開采，特別是涉及一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法。
背景技術(shù)：
1、在煤礦深部開采過程中，礦井常面臨頂板含水層突水與沖擊地壓的雙重災(zāi)害威脅。尤其是我國(guó)西部礦井，其巨厚含水層與硬巖頂板共存的地質(zhì)條件加大了災(zāi)害治理難度?，F(xiàn)有防治措施多采用注漿與水力壓裂技術(shù)，前者通過改造巖層實(shí)現(xiàn)對(duì)巨厚含水層的抗?jié)B阻隔，后者通過破碎硬巖降低應(yīng)力集中與能量積聚。
2、然而，注漿與壓裂操作通常通過獨(dú)立鉆孔分別實(shí)施，無法兼顧地質(zhì)靶向性與施工效率，還存在施工空間受限、鉆進(jìn)成本高、巖層擾動(dòng)加劇、布孔相互干擾等問題。尤其是在地表至目標(biāo)巖層之間常存在厚度達(dá)數(shù)十米至上百米的巨厚松散含水層，鉆孔穿越過程中極易出現(xiàn)孔壁坍塌、失水、漿液竄層等問題，嚴(yán)重制約了施工進(jìn)度與成孔質(zhì)量，也顯著提高了鉆孔維護(hù)與套管保護(hù)成本。
3、有鑒于此，目前亟需一種能夠利用同一鉆孔實(shí)施注漿與壓裂并解決上述技術(shù)問題的注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，包括以下步驟：
3、s1：從地表豎直向下鉆孔直至達(dá)到軟弱巖層上方的預(yù)設(shè)深度，形成一級(jí)直孔，一級(jí)直孔穿過巨厚含水層；
4、s2：從一級(jí)直孔的底部施工第一造斜段，第一造斜段一端與一級(jí)直孔連通，另一端延伸至軟弱巖層；
5、s3：從第一造斜段的另一端鉆孔形成注漿裸孔段，注漿裸孔段位于軟弱巖層內(nèi)；
6、s4：從一級(jí)直孔向軟弱巖層注漿；
7、s5：注漿結(jié)束后封閉第一造斜段；
8、s6：從一級(jí)直孔的底部豎直向下鉆孔直至達(dá)到硬巖層上方的預(yù)設(shè)深度，形成二級(jí)直孔；
9、s7：從二級(jí)直孔的底部施工第二造斜段，第二造斜段一端與二級(jí)直孔連通，另一端延伸至硬巖層；
10、s8：從第二造斜段的另一端鉆孔形成水平壓裂孔段，水平壓裂孔段位于硬巖層內(nèi)；
11、s9：通過一級(jí)直孔和二級(jí)直孔壓裂硬巖層。
12、進(jìn)一步的，在步驟s1中，形成一級(jí)直孔后向一級(jí)直孔內(nèi)下入一級(jí)直孔套管，一級(jí)直孔套管通過外部注漿或膨脹封隔形成密封結(jié)構(gòu)。
13、進(jìn)一步的，所述第一造斜段為圓弧型，并具有第一豎直端和第一水平端，所述第一豎直端與一級(jí)直孔連通，第一水平端延伸至軟弱巖層。
14、進(jìn)一步的，所述第一造斜段的半徑為6-10m，所述注漿裸孔段與所述第一水平端連通，所述注漿裸孔段水平延伸長(zhǎng)度為15-30m。
15、進(jìn)一步的，所述注漿裸孔段內(nèi)設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)。
16、進(jìn)一步的，在步驟s2中，第一造斜段施工完畢后向第一造斜段內(nèi)下入注漿套管。
17、進(jìn)一步的，在步驟s5中，向注漿套管內(nèi)安裝可膨脹封隔塞。
18、進(jìn)一步的，安裝可膨脹封隔塞后在其上方注入密封漿液形成密封層。
19、進(jìn)一步的，在步驟s7中，形成二級(jí)直孔后向二級(jí)直孔內(nèi)下入二級(jí)直孔套管。
20、進(jìn)一步的，所述第二造斜段為圓弧型，并具有第二豎直端和第二水平端，所述第二豎直端與二級(jí)直孔連通，第二水平端延伸至硬巖層；所述水平壓裂孔段與第二水平端連通，所述水平壓裂孔段的水平延伸長(zhǎng)度為10-25m。
21、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：
22、1.本發(fā)明利用同一鉆孔一次完成注漿與壓裂操作，與現(xiàn)有技術(shù)相比不必分別開設(shè)鉆孔，能夠降低施工成本、提高施工效率，避免布孔相互干擾以及地表擾動(dòng)的問題。同時(shí)，鉆孔過程中布設(shè)一級(jí)直孔套管、注漿套管以及二級(jí)直孔套管，既保證了成孔的穩(wěn)定性，又提高了套管封隔性能與施工連續(xù)性。
23、2.注漿結(jié)束后封閉第一造斜段，能夠有效阻斷漿液竄流和壓裂干擾，確保段落獨(dú)立作業(yè)的安全性和可靠性。
24、3.對(duì)于一級(jí)直孔套管，其布置位置對(duì)應(yīng)巨厚含水層，在鉆孔穿越巨厚含水層的過程中，能夠避免出現(xiàn)孔壁坍塌、失水、漿液竄層等問題。
1.一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，在步驟s1中，形成一級(jí)直孔（7）后向一級(jí)直孔（7）內(nèi)下入一級(jí)直孔套管（9），一級(jí)直孔套管（9）通過外部注漿或膨脹封隔形成密封結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，所述第一造斜段（8）為圓弧型，并具有第一豎直端和第一水平端，所述第一豎直端與一級(jí)直孔（7）連通，第一水平端延伸至軟弱巖層（2）。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，所述第一造斜段（8）的半徑為6-10m，所述注漿裸孔段（11）與所述第一水平端連通，所述注漿裸孔段（11）水平延伸長(zhǎng)度為15-30m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，所述注漿裸孔段（11）內(nèi)設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)（12）。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，在步驟s2中，第一造斜段（8）施工完畢后向第一造斜段（8）內(nèi)下入注漿套管（10）。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，在步驟s5中，向注漿套管（10）內(nèi)安裝可膨脹封隔塞（15）。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，安裝可膨脹封隔塞（15）后在其上方注入密封漿液形成密封層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，在步驟s7中，形成二級(jí)直孔（13）后向二級(jí)直孔（13）內(nèi)下入二級(jí)直孔套管（14）。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多級(jí)套管協(xié)作注漿-壓裂分層一體化鉆孔施工方法，其特征在于，所述第二造斜段為圓弧型，并具有第二豎直端和第二水平端，所述第二豎直端與二級(jí)直孔（13）連通，第二水平端延伸至硬巖（3）層；所述水平壓裂孔段與第二水平端連通，所述水平壓裂孔段的水平延伸長(zhǎng)度為10-25m。