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。其技術方案：導向軟管與導向鞋連接，導向軟管內部有多個滾輪助滑器，連續油管通過滾輪助滑器內的滾輪快速下放并與導向器內的高壓軟管連接，導向器引導高壓軟管在極小的空間內形成90°轉向。定向裝置內有一環狀定向器，其內部的滾珠可以根據高壓軟管的管徑大小進行位置調節，高壓軟管通過環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，環狀定向器內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，不會發生鉆進方向偏移。本實用新型有效解決了連續油管下放速度慢導致井眼沖蝕嚴重，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
【技術領域】
[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】
[0002]煤層氣(煤礦瓦斯)是我國重要的非常規天然氣資源，其地質資源量約為36.8萬億立方米，與陸地常規天然氣資源量相當，居世界第3位。在當前能源需求持續增長、能源結構調整加快、煤礦安全生產要求越來越高、資源節約力度加大、環境保護約束增強的發展環境條件下，實現煤層氣高效開發和利用，對于實現安全、資源、環保、經濟等多重效益具有重要意義。
[0003]目前，我國煤層氣地面開發主要采用直井和多分支水平井技術。直井適用范圍廣，但其增產效果有限，絕大多數井產氣效果不甚理想。多分支水平井在煤層氣開采中發揮了重要作用，但與油氣井鉆井有著很大差異，具有技術含量高、施工風險大等特點，要實行大規模的商業應用尚需時日。
[0004]徑向鉆井技術是常規水平井技術深入發展的產物，是水平井技術的延伸與拓寬。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。
[0005]但是，徑向鉆井技術在應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計長度，造成這種現象的主要原因是由于連續油管下放速度過慢，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，用以解決現行徑向井鉆井作業中連續油管下放速度慢導致井眼沖蝕嚴重，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，該裝置以導向鞋為主體，其上端連接連續油管和導向軟管，連續油管通過導向軟管下放，所述導向軟管內部有多個滾輪助滑器，連續油管通過所述滾輪助滑器內的滾輪快速下放并與導向器內的高壓軟管連接，所述導向鞋內部設置有導向器，高壓軟管通過所述導向器實現轉向。所述導向鞋外壁與套管射孔處設置有定向裝置，所述定向裝置內部設置有環狀定向器，高壓軟管的終端設置有高壓射流噴頭。
[0010]其中，所述導向鞋上端設置有連接口用于連接導向軟管和導向器。
[0011]進一步地，所述導向軟管內有多個滾輪助滑器。
[0012]特別是，所述滾輪助滑器四周分別設置有輪軸，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，每個滾輪通過相應的軸承固定在輪軸的中間位置。
[0013]其中，所述導向器能夠引導高壓軟管在小范圍內實現90°轉向。
[0014]進一步地，所述高壓軟管在套管射孔處設置有定向裝置。
[0015]其中，所述定向裝置內部前后分別安裝有內嵌滾珠的環狀定向器，所述滾珠由青銅材料制成且嵌入深度可以調節。
[0016]本實用新型提供的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，首先將導向軟管與導向鞋上端的連接口緊密銜接，隨后將導向鞋下放至鉆井目標層位，接著將連續油管的前端裝接上高壓軟管并通過導向軟管下放至導向鞋內，導向軟管內側有多個滾輪助滑器，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加快連續油管的下放速度。高壓軟管通過導向器在小范圍內實現90 °轉向，當高壓射流噴頭在套管上射孔開窗后，內置在導向鞋內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狀定向器，該環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-軸承結構示意圖。
[0020]圖4為環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向鞋3為主體，其上端連接導向軟管4，該導向軟管4內側有多個滾輪助滑器6，每個滾輪助滑器6四周分別設置有輪軸1，輪軸I上有大小相同的滾輪2，每個滾輪2通過相應的軸承5固定在輪軸I的中間位置。連續油管7通過導向軟管4下放，該導向鞋3內部設置有導向器8，高壓軟管11通過該導向器8實現轉向，高壓軟管11前端安裝有高壓射流噴頭12，高壓射流噴頭12上下兩側有液流槽13。導向鞋3外壁與套管射孔處設置有定向裝置9，該定向裝置9內部安裝有環狀定向器10。
[0023]本實用新型提供的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，首先將導向軟管4與導向鞋3上端的連接口緊密銜接，隨后將導向鞋3下放至鉆井目標層位，并與套管保持一定的間隔距離。接著將連續油管7的前端裝接上高壓軟管11并通過導向軟管4下放至導向鞋3內，在下放過程中，連續油管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油管7下放過程中的摩擦阻力，持續加快連續油管7的下放速度。在導向鞋3內導向器8的偏心通道的引導下，高壓軟管11和高壓射流噴頭12在小范圍內實現由垂直向水平90°轉向。由地面高壓泵組提供高壓水射流，高壓水流通過連續油管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，內置在導向鞋3內的定向裝置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狀定向器10，該環狀定向器10內部的滾珠可以根據高壓軟管11的管徑大小進行位置調節，高壓軟管11通過環狀定向器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，環狀定向器內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，避免重復射流破碎而擴大井眼，增加鉆進阻力。通過加快連續油管7的下放速度，避免了由于連續油管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]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，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，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，該裝置以導向鞋為主體，其上端連接連續油管和導向軟管，連續油管通過導向軟管下放，所述導向軟管內部有多個滾輪助滑器，連續油管通過所述滾輪助滑器內的滾輪快速下放并與導向器內的高壓軟管連接，所述導向鞋內部設置有導向器，高壓軟管通過所述導向器實現90°轉向，所述導向鞋外壁與套管射孔處設置有定向裝置，所述定向裝置內部設置有環狀定向器，高壓軟管的終端設置有高壓射流噴頭。2.根據權利要求1所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述導向鞋上端設置有連接口用于連接導向軟管和導向器。3.根據權利要求2所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述導向軟管內有多個滾輪助滑器。4.根據權利要求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置有輪軸，輪軸上有大小相同的滾輪，每個滾輪通過相應的軸承固定在輪軸的中間位置。5.根據權利要求1或2所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述導向器引導高壓軟管在小范圍內實現90°轉向。6.根據權利要求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置有定向裝置。7.根據權利要求6所述的用于煤層氣徑向井鉆井的裝置，其特征在于，所述定向裝置內部前后分別安裝有內嵌滾珠的環狀定向器，所述滾珠的嵌入深度可以調節。
【文檔編號】E21B7-18GK204266922SQ201420549736
【發明者】裴柏林, 張遂安, 郝杰 [申請人]中國石油大學(北京)