CN117552786A - 顶板磨砂射流压裂切顶装置和切顶方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶板磨砂射流压裂切顶装置和切顶方法，包括第一封孔器，射流器，第二封孔器，连接管和钻杆，第一封孔器设有第一囊体；射流器与第一封孔器相连，射流器设有第一流道和喷嘴，喷嘴与第一流道连通；第二封孔器与射流器相连，第二封孔器包括杆体、阀组和第二囊体，杆体设有第二流道、第三流道和压裂孔，第二流道与第一流道连通，压裂孔与第三流道连通，阀组设于杆体，第二囊体设于杆体的外周侧并与第三流道连通；连接管连接在第一流道和第三流道之间，钻杆具有第四流道和第五流道，第四流道与第二流道连通，第二囊体连接于第五流道和第三流道之间。本发明的切顶装置能够简化磨砂射流切顶过程中的工艺复杂性，操作简单，使用方便。

Description

顶板磨砂射流压裂切顶装置和切顶方法

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，具体地，涉及一种顶板磨砂射流压裂切顶装置和一种切顶方法。

背景技术

煤矿厚硬顶板开采后的不能及时垮落会导致巷道变形量大、矿压显现强的问题，进而会带来冲击地压、矿震等动力灾害隐患。为了避免上述问题，现有技术中通常采用顶板磨砂射流轴向切顶技术对厚硬顶板切顶处理，该技术具有卸压精准、卸压半径大、安全高效等优势，且已在我国的许多矿区应用并取得了显著的效果。

但是磨砂射流切顶技术在施工过程中，由于涉及到打孔、割缝、封孔、压裂等多个步骤，使得切顶过程存在工艺复杂、孔内管路多、故障率高、施工风险大、劳动强度大等问题，严重制约了该技术的进一步推广应用。鉴于此，提供一种新型的磨砂射流切顶装置成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种顶板磨砂射流压裂切顶装置，该顶板磨砂射流压裂切顶装置能够简化磨砂射流切顶过程中的工艺复杂性，操作简单，使用方便，且结构稳定可靠，故障率低，降低了整体的劳动强度。

本发明实施例还提出一种基于上述顶板磨砂射流压裂切顶装置的切顶方法。

本发明实施例的顶板磨砂射流压裂切顶装置包括：

第一封孔器，所述第一封孔器的外周侧设有第一囊体；

射流器，所述射流器的一端与所述第一封孔器相连，所述射流器设有第一流道和喷嘴，所述喷嘴与所述第一流道连通；

第二封孔器，所述第二封孔器与所述射流器的另一端相连，所述第二封孔器包括杆体、阀组和第二囊体，所述杆体设有第二流道、第三流道和压裂孔，所述第二流道与所述第一流道连通，所述压裂孔与所述第三流道连通；所述阀组设于所述杆体，所述阀组在所述第三流道内通入第一液体时封堵所述压裂孔、在所述第三流道内通入第二液体时解除对所述压裂孔的封堵，且所述第一液体的液压小于所述第二液体的液压；所述第二囊体设于所述杆体的外周侧并与所述第三流道连通，所述压裂孔位于所述射流器和所述第二囊体之间；

连接管，所述连接管连接在所述第一流道和所述第三流道之间以在所述第二囊体内通入所述第一液体时使所述第一囊体和所述第二囊体可膨胀并在所述第一囊体和所述第二囊体之间限制出封孔段；

钻杆，所述钻杆具有第四流道和第五流道，所述第四流道与所述第二流道连通，所述第二囊体连接于所述第五流道和所述第三流道之间。

本发明实施例的顶板磨砂射流压裂切顶装置能够简化磨砂射流切顶过程中的工艺复杂性，操作简单，使用方便，且结构稳定可靠，故障率低，降低了整体的劳动强度。

在一些实施例中，所述第三流道和所述第五流道均为环形流道，所述第三流道环绕在所述第二流道的外周侧，所述第五流道环绕在所述第四流道的外周侧。

在一些实施例中，所述第一封孔器和所述射流器之间、所述射流器和所述第二封孔器之间、所述第二封孔器和所述钻杆之间均为可拆卸地相连。

在一些实施例中，所述第一封孔器和所述射流器之间、所述射流器和所述第二封孔器之间、所述第二封孔器和所述钻杆之间均为螺纹连接；

和/或，所述连接管为树脂管。

在一些实施例中，所述射流器上设有切槽，所述切槽沿着所述射流器的轴向延伸，所述连接管嵌设于所述切槽内。

在一些实施例中，所述阀组包括：

滑动件，所述滑动件滑移装配于所述杆体的外周侧并具有封堵位和解封位，在所述封堵位，所述滑动件封堵所述压裂孔，在所述解封位，所述滑动件解除对所述压裂孔的封堵；

弹性件，所述弹性件与所述滑动件相连并用于向所述滑动件施加作用力以在所述第三流道内通入所述第一液体内时使所述滑动件可保持在所述封堵位，且在所述第三流道内通入所述第二液体时，所述第二液体的液压作用可克服所述弹性件所施加的作用力以使所述滑动件可切换至所述解封位。

在一些实施例中，所述杆体的外周侧设有第一挡止部和第二挡止部，所述第一挡止部和所述第二挡止部间隔布置，所述滑动件、所述弹性件、所述压裂孔均设于所述第一挡止部和所述第二挡止部之间，所述弹性件的一端与所述第一挡止部和所述第二挡止部的其中一者相连，所述弹性件的另一端与所述滑动件相连。

在一些实施例中，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述杆体的外周侧，所述滑动件为环形并套设于所述杆体的外周侧。

在一些实施例中，所述射流器包括：

射流器主体，所述第一流道和所述喷嘴均设于所述射流器主体；

第一接头和第二接头，所述射流器主体连接在所述第一接头和所述第二接头之间，且所述第一接头和所述第二接头的其中一者设有进液孔，所述进液孔与所述第一流道连通；

多个弹性体，多个所述弹性体沿着所述射流器主体的周向间隔布置，每个所述喷嘴均从相邻两个所述弹性体之间的间隔露出，每个所述弹性体的一端与所述第一接头相连，每个所述弹性体的另一端与所述第二接头相连，且每个所述弹性体的外壁面用于与钻孔的孔壁弹性止抵以使射流器止转配合于钻孔内。

本发明实施例的的切顶方法包括以下步骤：

S1：向所述钻杆的第四流道内输送磨料液并沿着钻孔的延伸方向上下移动切顶装置以实现对钻孔的孔壁的射流切缝；

S2：向所述钻杆的第五流道内输送第一液体；

S3：待所述第一囊体和所述第二囊体膨胀并在所述第一囊体和所述第二囊体之间限制出封孔段后，逐渐提升所述第一液体的液压以使所述第一液体切换为第二液体；

S4：利用所述第二液体完成对所述封孔段的射流切缝的定向压裂；

S5：从钻孔撤出切顶装置或移动切顶装置的位置以对下一封孔段切缝压裂。

附图说明

图1是本发明实施例的切顶装置的整体结构示意图。

图2是图1中第一封孔器的示意图。

图3是图1中射流器的示意图。

图4是图1中第二封孔器的示意图。

图5是图1中钻杆的示意图。

附图标记：

第一封孔器1；第一囊体11；内通道12；

射流器2；第一流道21；喷嘴22；接口23；

第二封孔器3；杆体31；第一挡止部311；第二挡止部312；阀组32；滑动件321；弹性件322；第二囊体33；第二流道34；第三流道35；压裂孔36；

连接管4；

钻杆5；第四流道51；第五流道52。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的顶板磨砂射流压裂切顶装置包括第一封孔器1，射流器2，第二封孔器3，连接管4和钻杆5。其中第一封孔器1，射流器2，第二封孔器3，钻杆5沿着从前至后的方向依次连接。使用时，第一封孔器1、射流器2、第二封孔器3、钻杆5需要按照从前至后的顺次依次伸入钻孔内。

如图2所示，第一封孔器1的外周侧设有第一囊体11，第一囊体11可以为胶囊，第一封孔器1大体可以为圆柱型，从而可以与钻孔的形状适配，第一囊体11可以为环形并可以套设固定在第一封孔器1的外周侧。第一囊体11具有较高的弹性性能，从而可以满足后续向第一囊体11内充入液体的使用需要。

射流器2的一端与第一封孔器1相连，射流器2设有第一流道21和喷嘴22，喷嘴22与第一流道21连通。例如，如图3所示，射流器2大体可以为圆柱型，射流器2的前端和后端均可以设有一个接口23，其中射流器2的前端可以通过接口23与第一封孔器1连接固定，射流器2的后端则可以与通过后端的接口23与第二封孔器3连接固定。

射流器2内设有第一流道21和喷嘴22，例如，射流器2内可以设有管路，第一流道21可以形成在管路内，喷嘴22可以与管路连接固定，当第一流道21内通入磨砂液后，磨砂液可以经由喷嘴22喷出，从而可以实现对钻孔的孔壁的射流切缝。

如图1所述，第二封孔器3连接于射流器2的后端，如图4所示，第二封孔器3包括杆体31、阀组32和第二囊体33。其中杆体31可以杆状结构，杆体31内可以设有第二流道34、第三流道35和压裂孔36，其中第二流道34和第三流道35均可以沿着杆体31的轴向（前后方向）延伸，第二流道34的前端与射流器2内的第一流道21连通，压裂孔36可以沿着杆体31的径向延伸并与第三流道35连通，且压裂孔36可以设有多个，多个压裂孔36可以沿着杆体31的周向等间隔排布。

如图4所示，阀组32可以设于杆体31的外周侧，在第三流道35内通入第一液体时，阀组32可以将压裂孔36封堵，从而可以避免第一液体从压裂孔36流出的情况，在第三流道35内通入第二液体时，阀组32可以切换至位置并解除对压裂孔36的封堵，此时，第二液体可以从压裂孔36流出，从而可以实现扩缝压裂的作用。

需要说明的是，阀组32两个状态的切换可以通过液压作用实现，即第一液体的液压可以远低于第二液体的液压，其中第一液体可以为低压液，第二液体可以为高压液，在低压液的作用下，阀组32不会进行位置切换，而在高压液的作用下阀组32可以进行位置切换并解除对压裂孔36的封堵。由此，简化了阀组32的切换操控，进一步提升了切顶装置操作的便利性，即仅需要控制不同液压的液体流向对应的流道即可。

如图4所示，第二囊体33设于杆体31的外周侧并与第三流道35连通，压裂孔36位于射流器2和第二囊体33之间。第二囊体33可以为胶囊，且第二囊体33的结构可以与上述第一囊体11的结构相同。

如图1所示，连接管4连接在第一流道21和第三流道35之间，由此，第一囊体11、连接管4、第三流道35，第二囊体33可以沿着从前至后的方向依次连通，当第二囊体33内通入第一液体时，第一液体可以经由第三流道35和连接管4流入第一囊体11内，从而可以实现第一囊体11和第二囊体33的同步膨胀，膨胀后的第一囊体11和第二囊体33可以与钻孔的孔壁止抵接触，从而可以在在第一囊体11和第二囊体33之间限制出封孔段，封孔段可视为在第一囊体11和第二囊体33之间形成的相对密封的空间，从而可以为后续的高压致裂提供相对密封的环境。

如图5所示，钻杆5具有第四流道51和第五流道52，第四流道51和第五流道52均可以沿着前后方向延伸，其中第四流道51的前端与第二流道34连通，第二囊体33则连接于第五流道52和第三流道35之间。

由此，第四流道51、第二流道34、第一流道21可以形成一个独立通道，从而可以为喷嘴22喷射磨料液提供独立的输送路径。第五流道52、第二囊体33、第三流道35、连接管4、第一囊体11则可以形成另一输送路径，从而可以实现第一囊体11和第二囊体33的膨胀并形成封孔段。

另外，当第五流道52内通入高压水（第二液体）时，压裂孔36在第二液体的液压作用下会与切顶装置的周侧空间连通，此时，第五流道52、第三流道35、压裂孔36可以形成另一输送路径，从而可以使得高压水流至第一囊体11和第二囊体33之间的封孔段处，进而可以实现对喷嘴22喷射形成的切缝进一布扩缝致裂。

本发明实施例的顶板磨砂射流压裂切顶装置，当切顶装置放入钻孔内后，可以按照相应次序并通过向不同的输送路径内通入不同的流体即可完成对割缝、封孔、压裂等工艺，避免相关技术中需要频繁在钻孔内切换不同的设备才能完成相应的工艺或工序的情况，简化了磨砂射流切顶过程中的工艺复杂性，操作简单，使用方便，且结构稳定可靠，故障率低，降低了整体的劳动强度。

在一些实施例中，如图4和图5所示，第三流道35和第五流道52均为环形流道，即第三流道35和第五流道52的横截面均可以圆环型，其中第三流道35环绕在第二流道34的外周侧，第五流道52环绕在第四流道51的外周侧。由此，一方面可以充分利用杆体31和钻杆5的内部空间，从而可以保证液体的流量，另一方面也实现了流道之间的相对独立布置。

在一些实施例中，第一封孔器1和射流器2之间、射流器2和第二封孔器3之间、第二封孔器3和钻杆5之间均为可拆卸地相连。例如，第一封孔器1和射流器2之间、射流器2和第二封孔器3之间、第二封孔器3和钻杆5之间均可以为螺纹连接。从而既保证了连接的密封性，也可以保证了连接的结构强度和安装、拆卸的便利性。

在一些实施例中，连接管4为树脂管。从而使得连接管4具有一定的弹性变形性能，为连接管4的敷设提供了便利性。在其它一些实施例中，连接管4也可以为金属管、橡胶管等。

需要说明的是，第一封孔器1和第二封孔器3上可以均可以设有连接端口，连接管4可以与对应的连接端口连接固定，从而方便了连接管4的安装布置。

在一些实施例中，射流器2上设有切槽，切槽沿着射流器2的轴向延伸，连接管4嵌设于切槽内。例如，切槽可以一体成型的设于射流器2的外壁上，切槽可以沿着前后方向贯穿射流器2，使用时，连接管4的一部分可以嵌入切槽内，从而可以实现对连接管4的安装固定，保证了连接管4使用的结构稳定性。

在一些实施例中，如图4所示，阀组32包括滑动件321和弹性件322，滑动件321滑移装配于杆体31的外周侧，在滑动件321前后滑移的过程中，滑动件321具有封堵位和解封位，在封堵位，滑动件321封堵压裂孔36，在解封位，滑动件321解除对压裂孔36的封堵。

弹性件322与滑动件321相连并用于向滑动件321施加作用力，在第三流道35内通入第一液体内时，第一液体的液压由于较小，第一液体的液压作用不足以克服弹性件322的弹性作用力，滑动件321在弹性件322的弹性作用力下可以保持在封堵位，此时，第二囊体33内的第一液体可以经由第三流道35、连接管4直接流至第一囊体11内。

在第三流道35内通入第二液体时，第二液体由于液压较大，第二液体的液压作用可以克服弹性件322所施加的弹性作用力，滑动件321在该第二液体的液压作用下可以从封堵位移动至解封位，从而可以解除对压裂孔36的封堵，流经第三流道35的第二液体可以直接从压裂孔36流出，从而可以实现压裂作业。

在一些实施例中，如图4所示，杆体31的外周侧设有第一挡止部311和第二挡止部312，第一挡止部311和第二挡止部312可以一体成型于杆体31的外周侧，其中第一挡止部311和第二挡止部312可以在前后方向间隔布置。

滑动件321、弹性件322、压裂孔36均设于第一挡止部311和第二挡止部312之间，弹性件322的一端与第一挡止部311和第二挡止部312的其中一者相连，弹性件322的另一端与滑动件321相连。例如，第一挡止部311可以设于第二挡止部312的前侧，弹性件322的前端可以与第一挡止部311连接固定或止抵，弹性件322的后端可以与滑动件321连接固定或止抵。

第一挡止部311和第二挡止部312起到了约束弹性件322的伸缩行程和安装位置的作用，其次，借由第二挡止部312与滑动件321的挡止限位，也保证滑动件321对压裂孔36封堵的精准性。

可选地，如图4所示，弹性件322为弹簧，弹簧套设于杆体31的外周侧，滑动件321为环形并套设于杆体31的外周侧。

在一些实施例中，第一液体的液压为0-10MPa；第二液体的液压为10-60MPa。

在一些实施例中，如图2所示，第一封孔器1内可以设有内通道12，使用时，第一封孔器1的前端可以与钻头相连，内通道12可以与第一流道21的前端相连，经由钻杆5的第四流道51通入的液体可以经由内通道12等流至钻头处，从而可以满足向打钻作业的钻头提供液体的使用需要。

需要说明的是，在打钻过程中，可以将内通道12与第一流道21连通，在后续的扩孔阶段，则可以将内通道12封堵，从而可以满足喷嘴22喷射磨砂液的使用需要。

在一些实施例中，射流器2包括射流器主体，第一接头，第二接头和多个弹性体。

射流器主体内设有流道和多个喷嘴22，多个喷嘴22均与流道连通，且至少两个喷嘴22的喷射方向在射流器主体的周向上呈夹角。例如，射流器主体可以包括管路，管路大体沿着从左至右的方向延伸，流道可以形成在管路内。

喷嘴22可以设有两个，两个喷嘴22可以均装配在管路上并可以沿着左右方向间隔布置，且两个喷嘴22可以沿着射流器主体的周向错位布置，由此，可以使得两个喷嘴22能够向不同的方位喷射高压磨砂水，从而可以同时实现两道切缝的切割。

在其他一些实施例中，喷嘴22也可以设有三个、四个等，此时，各个喷嘴22可以分别朝向不同的方位，在另一些实施例中，一些喷嘴22的喷射方向也可以相同，从而可以保证同一切缝的切割品质。

射流器主体连接在第一接头和第二接头之间，且第一接头和第二接头的其中一者设有进液孔，进液孔与流道连通。例如，第一接头可以固定在射流器主体的左端，第二接头可以固定在射流器主体的右端。进液孔可以设于第一接头内，进液孔可以沿着第一接头的中轴线延伸，且当第一接头装配在射流器主体上后，进液孔能够与流道直接连通。

使用时，第一接头可以与钻杆5相连，第二接头可以与钻头相连，通过钻杆5内的通道可以向进液孔内通入高压磨砂水等，高压磨砂水在流经进液孔后会经由流道流至各个喷嘴22处，最后可以从各个喷嘴22处喷出，从而可以实现切缝作业。

多个弹性体沿着射流器主体的周向间隔布置，每个喷嘴22均从相邻两个弹性体之间的间隔露出，每个弹性体的一端与第一接头相连，每个弹性体的另一端与第二接头相连，且每个弹性体的外壁面用于与钻孔的孔壁弹性止抵以使射流器2止转配合于钻孔内。

例如，弹性体可以为弹片状，弹性体可以设有四个，可以理解的是，在其他一些实施例中，弹性体也可以设有两个、三个、五个、六个等数量。四个弹性体可以沿着射流器主体的周向等间隔排布。每个弹性体的左端均可以与第一接头的外周壁连接固定，每个弹性体的右端均可以与第二接头的外周壁连接固定。每个喷嘴22的出口均可以位于两个弹性体之间的空档区域，从而避免了弹性体遮挡喷嘴22的情况。

弹性体可以通过高强度、高韧性、高耐磨性的材料加工成型，例如，弹性体可以为高强度钢片等。当射流器2放入钻孔内时，由于多个弹性体所形成部分的直径略大于顶板钻孔的直径，在射流器2沿着钻孔上下移动的过程中，弹性体会被挤压并向内收缩，从而方便了射流器2的向钻孔内的放入。

下面描述本发明实施例的切顶方法。

本发明实施例的的切顶方法包括以下步骤：

S1：向钻杆5的第四流道51内输送磨料液并沿着钻孔的延伸方向上下移动切顶装置以实现对钻孔的孔壁的射流切缝。

S2：向钻杆5的第五流道52内输送第一液体。

S3：待第一囊体11和第二囊体33膨胀并在第一囊体11和第二囊体33之间限制出封孔段后，逐渐提升第一液体的液压以使第一液体切换为第二液体。

S4：利用第二液体完成对封孔段的射流切缝的定向压裂。

S5：从钻孔撤出切顶装置或移动切顶装置的位置以对下一封孔段切缝压裂。

下面描述本发明一个具体示例的切顶方法。

步骤1）：通过孔外高压泵组、磨砂罐、钻杆5输送装置、配套管路向钻杆5的第四流道51提供高压磨料水，磨料水依次通过钻杆5的第四流道51、下封孔器（可视为第二封孔器3）的第二流道34、射流器2的第一流道21流向各个喷嘴22并从喷嘴22喷出，然后通过钻杆5输送装置推动钻杆5上下移动，借由喷嘴22喷出的磨料水形成的射流可以实现对孔壁的射流切缝。

步骤2）：完成钻孔的切缝后，通过孔外高压泵组、钻杆5输送装置、配套管路向钻杆5的第五流道52提供低压清水（可视为第一液体），低压清水依次通过钻杆5的第五流道52、下封孔器的第三流道35、高压树脂管（可视为连接管4）、上封孔器（可视为第一封孔器1），通入的低压清水能使下封孔器胶囊（第二囊体33）和上封孔器胶囊（第一囊体11）膨胀并挤压孔壁，从而可以实现两端封孔并形成封孔段。

步骤3）：封孔后，操作泵组缓慢提高泵压，随着压力增加，低压清水会形成高压清水，压裂控制器中的滑块（可视为滑动件321）向射流器2方向移动，同时压缩弹簧（弹性件322），当水压达到一定值后，露出压裂孔36，此时高压清水从压裂孔36中喷出，使钻孔内封孔段的压力增加，并使低压清水射流切缝形成的预制裂缝沿着深度方向扩展，实现定向压裂的目的。

步骤4）：完成本段压裂后，关闭外高压泵组，液体的压力降低，滑块在弹簧的推动下复原，下封孔器胶囊和上封孔器胶囊收缩并与孔壁分离，然后可以操作钻杆5推送装置撤出钻杆5或进行下一分段的施工。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，包括：

第一封孔器，所述第一封孔器的外周侧设有第一囊体；

射流器，所述射流器的一端与所述第一封孔器相连，所述射流器设有第一流道和喷嘴，所述喷嘴与所述第一流道连通；

第二封孔器，所述第二封孔器与所述射流器的另一端相连，所述第二封孔器包括杆体、阀组和第二囊体，所述杆体设有第二流道、第三流道和压裂孔，所述第二流道与所述第一流道连通，所述压裂孔与所述第三流道连通；所述阀组设于所述杆体，所述阀组在所述第三流道内通入第一液体时封堵所述压裂孔、在所述第三流道内通入第二液体时解除对所述压裂孔的封堵，且所述第一液体的液压小于所述第二液体的液压；所述第二囊体设于所述杆体的外周侧并与所述第三流道连通，所述压裂孔位于所述射流器和所述第二囊体之间；

连接管，所述连接管连接在所述第一流道和所述第三流道之间以在所述第二囊体内通入所述第一液体时使所述第一囊体和所述第二囊体可膨胀并在所述第一囊体和所述第二囊体之间限制出封孔段；

钻杆，所述钻杆具有第四流道和第五流道，所述第四流道与所述第二流道连通，所述第二囊体连接于所述第五流道和所述第三流道之间。

2.根据权利要求1所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述第三流道和所述第五流道均为环形流道，所述第三流道环绕在所述第二流道的外周侧，所述第五流道环绕在所述第四流道的外周侧。

3.根据权利要求1所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述第一封孔器和所述射流器之间、所述射流器和所述第二封孔器之间、所述第二封孔器和所述钻杆之间均为可拆卸地相连。

4.根据权利要求3所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述第一封孔器和所述射流器之间、所述射流器和所述第二封孔器之间、所述第二封孔器和所述钻杆之间均为螺纹连接；

和/或，所述连接管为树脂管。

5.根据权利要求1所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述射流器上设有切槽，所述切槽沿着所述射流器的轴向延伸，所述连接管嵌设于所述切槽内。

6.根据权利要求1所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述阀组包括：

滑动件，所述滑动件滑移装配于所述杆体的外周侧并具有封堵位和解封位，在所述封堵位，所述滑动件封堵所述压裂孔，在所述解封位，所述滑动件解除对所述压裂孔的封堵；

弹性件，所述弹性件与所述滑动件相连并用于向所述滑动件施加作用力以在所述第三流道内通入所述第一液体内时使所述滑动件可保持在所述封堵位，且在所述第三流道内通入所述第二液体时，所述第二液体的液压作用可克服所述弹性件所施加的作用力以使所述滑动件可切换至所述解封位。

7.根据权利要求6所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述杆体的外周侧设有第一挡止部和第二挡止部，所述第一挡止部和所述第二挡止部间隔布置，所述滑动件、所述弹性件、所述压裂孔均设于所述第一挡止部和所述第二挡止部之间，所述弹性件的一端与所述第一挡止部和所述第二挡止部的其中一者相连，所述弹性件的另一端与所述滑动件相连。

8.根据权利要求7所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述杆体的外周侧，所述滑动件为环形并套设于所述杆体的外周侧。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置，其特征在于，所述射流器包括：

射流器主体，所述第一流道和所述喷嘴均设于所述射流器主体；

第一接头和第二接头，所述射流器主体连接在所述第一接头和所述第二接头之间，且所述第一接头和所述第二接头的其中一者设有进液孔，所述进液孔与所述第一流道连通；

多个弹性体，多个所述弹性体沿着所述射流器主体的周向间隔布置，每个所述喷嘴均从相邻两个所述弹性体之间的间隔露出，每个所述弹性体的一端与所述第一接头相连，每个所述弹性体的另一端与所述第二接头相连，且每个所述弹性体的外壁面用于与钻孔的孔壁弹性止抵以使射流器止转配合于钻孔内。

10.一种基于上述权利要求1-9中任一项所述的顶板磨砂射流压裂切顶装置的切顶方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：向所述钻杆的第四流道内输送磨料液并沿着钻孔的延伸方向上下移动切顶装置以实现对钻孔的孔壁的射流切缝；

S2：向所述钻杆的第五流道内输送第一液体；

S3：待所述第一囊体和所述第二囊体膨胀并在所述第一囊体和所述第二囊体之间限制出封孔段后，逐渐提升所述第一液体的液压以使所述第一液体切换为第二液体；

S4：利用所述第二液体完成对所述封孔段的射流切缝的定向压裂；

S5：从钻孔撤出切顶装置或移动切顶装置的位置以对下一封孔段切缝压裂。