專利名稱:一種用于煤層氣徑向井鉆井的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，可以提高煤層氣徑向井鉆井效率。其技術(shù)方案：導(dǎo)向軟管與導(dǎo)向鞋連接，導(dǎo)向軟管內(nèi)部有多個滾輪助滑器，連續(xù)油管通過滾輪助滑器內(nèi)的滾輪快速下放并與導(dǎo)向器內(nèi)的高壓軟管連接，導(dǎo)向器引導(dǎo)高壓軟管在極小的空間內(nèi)形成90°轉(zhuǎn)向。定向裝置內(nèi)有一環(huán)狀定向器，其內(nèi)部的滾珠可以根據(jù)高壓軟管的管徑大小進行位置調(diào)節(jié)，高壓軟管通過環(huán)狀定向器時可以憑借滾珠減小摩擦，而且當高壓軟管的鉆進方向和管徑確定后，環(huán)狀定向器內(nèi)的滾珠位置也就相對確定了，這樣能夠保持既定的鉆進方向，不會發(fā)生鉆進方向偏移。本實用新型有效解決了連續(xù)油管下放速度慢導(dǎo)致井眼沖蝕嚴重，無法鉆透套管和鉆進軌跡控制的問題。
【專利說明】一種用于煤層氣徑向井鉆井的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種能提高煤層氣徑向井鉆井效率和效果的裝置，屬于鉆井工具。

【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣(煤礦瓦斯)是我國重要的非常規(guī)天然氣資源，其地質(zhì)資源量約為36.8萬億立方米，與陸地常規(guī)天然氣資源量相當，居世界第3位。在當前能源需求持續(xù)增長、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整加快、煤礦安全生產(chǎn)要求越來越高、資源節(jié)約力度加大、環(huán)境保護約束增強的發(fā)展環(huán)境條件下，實現(xiàn)煤層氣高效開發(fā)和利用，對于實現(xiàn)安全、資源、環(huán)保、經(jīng)濟等多重效益具有重要意義。
[0003]目前，我國煤層氣地面開發(fā)主要采用直井和多分支水平井技術(shù)。直井適用范圍廣，但其增產(chǎn)效果有限，絕大多數(shù)井產(chǎn)氣效果不甚理想。多分支水平井在煤層氣開采中發(fā)揮了重要作用，但與油氣井鉆井有著很大差異，具有技術(shù)含量高、施工風險大等特點，要實行大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用尚需時日。
[0004]徑向鉆井技術(shù)是常規(guī)水平井技術(shù)深入發(fā)展的產(chǎn)物，是水平井技術(shù)的延伸與拓寬。其原理是先用鉆頭在油層部位的套管上磨銑開孔，然后使用帶噴射鉆頭的軟管，借助高壓射流的水力破巖作用，在油層中的不同方向上鉆出多個井眼的一種工藝技術(shù)。
[0005]但是，徑向鉆井技術(shù)在應(yīng)用過程中也暴露了一些問題:
[0006]由于徑向水平段鉆進過程無方向控制，僅通過向后噴射的射流推動鉆頭前進，這就導(dǎo)致了水平徑向井眼軌跡存在很大的不確定性，特別是鉆薄煤層時，水平井眼易脫離儲層O
[0007]水平井眼長度不能達到設(shè)計長度，造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于連續(xù)油管下放速度過慢，向后噴射射流對井眼沖蝕嚴重，徑向水平井眼直徑變大，導(dǎo)致鉆頭向前推力不足，最終造成無法鉆透套管的事故。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型提供一種用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，用以解決現(xiàn)行徑向井鉆井作業(yè)中連續(xù)油管下放速度慢導(dǎo)致井眼沖蝕嚴重，無法鉆透套管和鉆進軌跡控制的問題，可以有效提高煤層氣徑向井鉆井效率。
[0009]本實用新型提供的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，該裝置以導(dǎo)向鞋為主體，其上端連接連續(xù)油管和導(dǎo)向軟管，連續(xù)油管通過導(dǎo)向軟管下放，所述導(dǎo)向軟管內(nèi)部有多個滾輪助滑器，連續(xù)油管通過所述滾輪助滑器內(nèi)的滾輪快速下放并與導(dǎo)向器內(nèi)的高壓軟管連接，所述導(dǎo)向鞋內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向器，高壓軟管通過所述導(dǎo)向器實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。所述導(dǎo)向鞋外壁與套管射孔處設(shè)置有定向裝置，所述定向裝置內(nèi)部設(shè)置有環(huán)狀定向器，高壓軟管的終端設(shè)置有高壓射流噴頭。
[0010]其中，所述導(dǎo)向鞋上端設(shè)置有連接口用于連接導(dǎo)向軟管和導(dǎo)向器。
[0011]進一步地，所述導(dǎo)向軟管內(nèi)有多個滾輪助滑器。
[0012]特別是，所述滾輪助滑器四周分別設(shè)置有輪軸，輪軸上有大小相同的滾輪，滾輪由聚四氟乙烯潤滑材料制成，每個滾輪通過相應(yīng)的軸承固定在輪軸的中間位置。
[0013]其中，所述導(dǎo)向器能夠引導(dǎo)高壓軟管在小范圍內(nèi)實現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向。
[0014]進一步地，所述高壓軟管在套管射孔處設(shè)置有定向裝置。
[0015]其中，所述定向裝置內(nèi)部前后分別安裝有內(nèi)嵌滾珠的環(huán)狀定向器，所述滾珠由青銅材料制成且嵌入深度可以調(diào)節(jié)。
[0016]本實用新型提供的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，首先將導(dǎo)向軟管與導(dǎo)向鞋上端的連接口緊密銜接，隨后將導(dǎo)向鞋下放至鉆井目標層位，接著將連續(xù)油管的前端裝接上高壓軟管并通過導(dǎo)向軟管下放至導(dǎo)向鞋內(nèi)，導(dǎo)向軟管內(nèi)側(cè)有多個滾輪助滑器，分布于每個滾輪助滑器四周輪軸上面的由聚四氟乙烯材料制成的滾輪可以持續(xù)加快連續(xù)油管的下放速度。高壓軟管通過導(dǎo)向器在小范圍內(nèi)實現(xiàn)90 °轉(zhuǎn)向，當高壓射流噴頭在套管上射孔開窗后，內(nèi)置在導(dǎo)向鞋內(nèi)的定向裝置會自動開啟并嵌套在高壓軟管外部，定向裝置的核心部件是前后嵌置有滾珠的環(huán)狀定向器，該環(huán)狀定向器可以保證鉆進的軌跡保持水平并加快高壓軟管的移動速度，避免重復(fù)射流破碎而擴大井眼。

【附圖說明】

[0017]圖1為本實用新型實施例提供的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置的剖視圖。
[0018]圖2為滾輪助滑器示意圖。
[0019]圖3為滾輪-軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為環(huán)狀定向器放大后的圓周方向截面的示意圖。
[0021 ] 圖5為高壓射流噴頭重復(fù)擴徑原理示意圖。

【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本實用新型實施例提供的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置以導(dǎo)向鞋3為主體，其上端連接導(dǎo)向軟管4，該導(dǎo)向軟管4內(nèi)側(cè)有多個滾輪助滑器6，每個滾輪助滑器6四周分別設(shè)置有輪軸1，輪軸I上有大小相同的滾輪2，每個滾輪2通過相應(yīng)的軸承5固定在輪軸I的中間位置。連續(xù)油管7通過導(dǎo)向軟管4下放，該導(dǎo)向鞋3內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向器8，高壓軟管11通過該導(dǎo)向器8實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，高壓軟管11前端安裝有高壓射流噴頭12，高壓射流噴頭12上下兩側(cè)有液流槽13。導(dǎo)向鞋3外壁與套管射孔處設(shè)置有定向裝置9，該定向裝置9內(nèi)部安裝有環(huán)狀定向器10。
[0023]本實用新型提供的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，首先將導(dǎo)向軟管4與導(dǎo)向鞋3上端的連接口緊密銜接，隨后將導(dǎo)向鞋3下放至鉆井目標層位，并與套管保持一定的間隔距離。接著將連續(xù)油管7的前端裝接上高壓軟管11并通過導(dǎo)向軟管4下放至導(dǎo)向鞋3內(nèi)，在下放過程中，連續(xù)油管7通過多個滾輪助滑器6，滾輪助滑器6四周分布有輪軸I，由聚四氟乙烯潤滑材料制成的滾輪2通過貫穿于其中的軸承5固定在輪軸I的中間位置，這樣通過滾輪的滑動可以減小連續(xù)油管7下放過程中的摩擦阻力，持續(xù)加快連續(xù)油管7的下放速度。在導(dǎo)向鞋3內(nèi)導(dǎo)向器8的偏心通道的引導(dǎo)下，高壓軟管11和高壓射流噴頭12在小范圍內(nèi)實現(xiàn)由垂直向水平90°轉(zhuǎn)向。由地面高壓泵組提供高壓水射流，高壓水流通過連續(xù)油管7和高壓軟管11到達高壓射流噴頭12，利用高壓射流噴頭12產(chǎn)生的高壓射流在套管上面射孔開窗，當套管上面形成小孔眼后，內(nèi)置在導(dǎo)向鞋3內(nèi)的定向裝置9會自動開啟并嵌套在高壓軟管11外部，高壓水流通過高壓射流噴頭12上下的液流槽13形成向后急速噴射的水柱，高壓軟管11在此反向沖擊力和高壓射流噴頭12自牽引力作用下向前深入。定向裝置9的核心部件是前后兩個嵌置有滾珠的環(huán)狀定向器10，該環(huán)狀定向器10內(nèi)部的滾珠可以根據(jù)高壓軟管11的管徑大小進行位置調(diào)節(jié)，高壓軟管11通過環(huán)狀定向器10時可以憑借滾珠減小摩擦，而且當高壓軟管的鉆進方向和管徑確定后，環(huán)狀定向器內(nèi)的滾珠位置也就相對確定了，這樣可以保證鉆進的軌跡保持水平并加快高壓軟管11的移動速度，避免重復(fù)射流破碎而擴大井眼，增加鉆進阻力。通過加快連續(xù)油管7的下放速度，避免了由于連續(xù)油管7下放速度過慢，向后噴射射流對煤層14開窗井眼沖蝕嚴重，徑向水平井眼直徑15變大的問題。另外，環(huán)狀定向器10能夠保持高壓軟管11在鉆進過程中一直保持水平，避免了鉆進軌跡脫離煤層，有效提高了煤層氣徑向井鉆井效率。
[0024]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，該裝置以導(dǎo)向鞋為主體，其上端連接連續(xù)油管和導(dǎo)向軟管，連續(xù)油管通過導(dǎo)向軟管下放，所述導(dǎo)向軟管內(nèi)部有多個滾輪助滑器，連續(xù)油管通過所述滾輪助滑器內(nèi)的滾輪快速下放并與導(dǎo)向器內(nèi)的高壓軟管連接，所述導(dǎo)向鞋內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向器，高壓軟管通過所述導(dǎo)向器實現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向，所述導(dǎo)向鞋外壁與套管射孔處設(shè)置有定向裝置，所述定向裝置內(nèi)部設(shè)置有環(huán)狀定向器，高壓軟管的終端設(shè)置有高壓射流噴頭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向鞋上端設(shè)置有連接口用于連接導(dǎo)向軟管和導(dǎo)向器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向軟管內(nèi)有多個滾輪助滑器。4.根據(jù)權(quán)利要求3任一所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述滾輪助滑器四周分別設(shè)置有輪軸，輪軸上有大小相同的滾輪，每個滾輪通過相應(yīng)的軸承固定在輪軸的中間位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向器引導(dǎo)高壓軟管在小范圍內(nèi)實現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述高壓軟管在套管射孔處設(shè)置有定向裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述定向裝置內(nèi)部前后分別安裝有內(nèi)嵌滾珠的環(huán)狀定向器，所述滾珠的嵌入深度可以調(diào)節(jié)。
【文檔編號】E21B7-18GK204266922SQ201420549736
【發(fā)明者】裴柏林, 張遂安, 郝杰 [申請人]中國石油大學(xué)(北京)