專利名稱：自旋轉噴射鉆孔裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種煤層氣開采的鉆孔裝置，尤其涉及一種自旋轉噴射鉆孔裝置。
背景技術：
煤層氣的開發(fā)是以煤層氣井的方式進行采掘，產氣量的多少與產氣面積有直接關 系。現(xiàn)有采掘方式是鉆井后采掘煤層氣，產氣面積僅僅是鉆井孔圓周面積。為增加產氣面 積，需要在煤層氣井套管上開孔(又稱開窗)，然后以高壓水或混砂液(可以是粉砂、石英 砂、陶?；蚱渌N類的磨料)通過與連續(xù)油管連接的噴頭對地層進行噴射，形成一定直徑 和深度的射孔孔徑，實現(xiàn)煤層應力釋放，提高煤層透氣性及氣體采收率。目前，噴射鉆孔主要有以下方式(1)水力射孔把通過連續(xù)油管與井上泵車相連 接的噴頭固定在套管的已開窗窗口處，泵車泵送高壓液體經噴頭的噴嘴噴出，利用高壓射 流的水力破巖作用，在套管外側破碎巖石或在煤層中形成一定的孔徑；但是，該水力射孔方 式中噴嘴在井下不能徑向移動延伸，噴射出的孔眼徑向距離短，孔道尺寸形狀不規(guī)則，噴射 鉆孔后達不到預期的增產增效的目的。( 水力深穿透射孔首先由沖孔控制閥控制沖孔 機構以液力驅動的機械方式刺穿套管形成噴管進出的通道，然后再由噴射控制閥控制噴射 送進系統(tǒng)沿此通道將帶噴嘴的撓性噴管徑向送入地層，由噴嘴噴出的高速射流鉆透地層， 該撓性噴管邊送進邊噴射，形成一定孔徑、一定深度的徑向水平孔；該方式噴射射孔成功率 高，射孔深度和孔徑都有所提高，但是，該方式目前主要應用于低孔、低滲、低豐度油氣儲層 的射孔。除此之外，上述兩種噴射鉆孔方式都是利用高壓水射流的破巖作用和準靜壓作用 通過噴頭或噴管噴射高壓液體來鉆孔的，因此，鉆孔效率較低，孔徑質量較差。有鑒于此，本發(fā)明人憑借多年的相關設計和制造經驗，提出一種自旋轉噴射鉆孔 裝置，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種自旋轉噴射鉆孔裝置，該裝置能夠提高鉆孔效率 和孔徑質量，通過切割鉆孔和噴射射孔雙重作用，在煤層上形成一定直徑和深度的射孔孔 眼卸壓條帶，實現(xiàn)煤層應力釋放，增加井筒與煤層接觸面積，有效增加煤層氣井產能，提高 煤層氣采收率。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種自旋轉噴射鉆孔裝置，所述自旋轉噴射鉆 孔裝置包括一圓筒狀殼體，該殼體后端設有一管狀連接部；該殼體內能轉動地設置一旋轉 體，該旋轉體的外徑與殼體的內徑相應，該旋轉體的前端沿其軸向設有一圓柱狀延伸段，該 延伸段伸出殼體前端并軸向固接一噴頭；所述旋轉體的外周面設有多條螺旋狀的溝槽，旋 轉體上設有軸向貫通的通孔；所述噴頭內設有由后向前設置的盲孔，所述盲孔與旋轉體的 通孔導通；所述噴頭的前端表面設有多個與所述盲孔連通的噴射孔；噴頭的前端表面上還 固定設有割刀。[0007]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述旋轉體的后端與殼體后端內側形成一容 置空間。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述旋轉體的延伸段外周面與殼體內壁之間 設有軸承。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述軸承的外圈由一軸承座固定于殼體內壁。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述軸承座的后端設有位于延伸段外周面與 殼體內壁之間的密封擋環(huán)。在本實用新型的一較佳實施方式中，位于所述密封擋環(huán)和旋轉體前端之間的殼體 側壁上周向設有多個透孔。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述軸承為帶有密封圈的軸承。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述殼體前端設有殼體端蓋。由上所述，當高壓液體由上述高壓軟管輸送到所述容置空間后，一部分高壓液體 由所述通孔進入到噴頭的盲孔中，再由與盲孔連通的多個噴射孔射出；另一部分高壓液體 進入到所述多條螺旋狀的溝槽中，該部分高壓液體的能量轉換成轉矩輸出，驅動旋轉體轉 動，進而帶動與旋轉體相接的帶割刀的噴頭進行旋轉。如此，當利用上述自旋轉噴射鉆孔裝 置對煤層進行鉆孔時，該裝置能夠提高鉆孔效率和孔徑質量，通過切割鉆孔和噴射射孔雙 重作用，在煤層上形成一定直徑和深度的射孔孔眼卸壓條帶，實現(xiàn)煤層應力釋放，增加井筒 與煤層接觸面積，有效增加煤層氣井產能，提高煤層氣采收率。

以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范 圍。其中，圖1 為本實用新型自旋轉噴射鉆孔裝置的結構示意圖。圖2 為本實用新型中旋轉體的結構示意圖。圖3 為本實用新型中帶割刀噴頭的結構示意圖。圖4 為利用本實用新型自旋轉噴射鉆孔裝置進行水平井噴射鉆孔的示意圖。圖5 為利用本實用新型自旋轉噴射鉆孔裝置進行豎直井噴射鉆孔的示意圖。
具體實施方式
為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明 本實用新型的具體實施方式
。如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型提供一種自旋轉噴射鉆孔裝置100，所述自旋轉 噴射鉆孔裝置100包括一圓筒狀殼體1，該殼體1后端設有一管狀連接部11，用以連接于噴 射鉆孔工具串中的高壓軟管；該殼體1內能轉動地設置一旋轉體2，該旋轉體2的外徑與殼 體1的內徑相同(形成動配合，可使旋轉體2在殼體1內自由轉動)，該旋轉體2的前端沿 其軸向設有一圓柱狀延伸段21，該延伸段21伸出殼體1前端并軸向固接一噴頭3 ；所述旋 轉體2的外周面設有多條螺旋狀的溝槽22，旋轉體2上設有軸向貫通的通孔23 ；所述噴頭 3內設有由后向前設置的盲孔31，所述盲孔31與旋轉體2的通孔23導通；所述噴頭3的前端表面設有多個與所述盲孔31連通的噴射孔32 ；噴頭3的前端表面上還固定設有割刀33， 所述割刀33可鑲嵌在噴頭上，也可焊接在噴頭上；在本實施方式中，所述旋轉體2的后端與 殼體1后端內側形成一容置空間12。當高壓液體由上述高壓軟管輸送到所述容置空間12后，一部分高壓液體由所述 通孔23進入到噴頭3的盲孔31中，再由與盲孔31連通的多個噴射孔32射出；另一部分高 壓液體進入到所述多條螺旋狀的溝槽22中，該部分高壓液體的能量轉換成轉矩輸出，驅動 旋轉體轉動，進而帶動與旋轉體相接的帶割刀的噴頭進行旋轉。如此，當利用上述自旋轉噴 射鉆孔裝置對煤層進行鉆孔時，該裝置能夠提高鉆孔效率和孔徑質量，通過切割鉆孔和噴 射射孔雙重作用，在煤層上形成一定直徑和深度的射孔孔眼卸壓條帶，實現(xiàn)煤層應力釋放， 增加井筒與煤層接觸面積，有效增加煤層氣井產能，提高煤層氣采收率。進一步，如圖1所示，在本實施方式中，為了避免旋轉體與殼體內壁可能產生的摩 擦，從而提高旋轉體的壽命，在所述旋轉體2的延伸段21外周面與殼體1內壁之間設有軸 承4，所述軸承4為帶有密封圈的軸承。所述軸承4的外圈由一軸承座41固定于殼體1內壁上；所述軸承座41的后端設 有位于延伸段21外周面與殼體1內壁之間的密封擋環(huán)411，可防止流過多條螺旋狀溝槽22 的液體進入到軸承4內，從而影響軸承的正常使用；進一步，在本實施方式中，位于所述密 封擋環(huán)411和旋轉體2前端之間的殼體1側壁上周向設有多個透孔13，流過多條螺旋狀溝 槽22的液體可以由所述多個透孔13排出殼體。為了防止其它異物進入到殼體內，從而影響軸承和旋轉體轉動，在本實施方式中， 所述殼體1前端設有殼體端蓋14。如圖4、圖5所示，為利用本實用新型自旋轉噴射鉆孔裝置進行水平井噴射鉆孔和 進行豎直井噴射鉆孔的示意圖。鉆孔前先使用開窗工具在套管5上開設多個窗口 51，根據 套管5上的窗口距地面的深度和傾角，確定噴射鉆孔的位置，做好地面的噴射射孔準備；然 后把噴射鉆孔工具串送入套管5中，所述噴射鉆孔工具串由連續(xù)油管6、高壓軟管7和自旋 轉噴射鉆孔裝置100組成，將自旋轉噴射鉆孔裝置100送至指定位置，在攜向器的引導下伸 出到窗口 51處，調整好工作角度，即進入側鉆噴射位置；再通過控制地面泵車的壓力將高 壓液體(高壓水)泵送至井下的自旋轉噴射鉆孔裝置100，帶割刀的噴頭進行旋轉切割和水 力噴射射孔，通過切割鉆孔和噴射射孔雙重作用，在煤層上形成一定直徑和深度的射孔孔 眼卸壓條帶8，直至完成噴射鉆孔；最后回收連續(xù)油管6、高壓軟管7和自旋轉噴射鉆孔裝置 100至套管5內，進行下一步工序。下面提供一個應用本實用新型自旋轉噴射鉆孔裝置噴射鉆孔卸壓開采煤層氣的 具體實例，以對該裝置的效果作出進一步說明。套管開窗后，使用英寸的連續(xù)油管、外徑^mm的高壓軟管和外徑40mm的自旋
轉噴射鉆孔裝置進行噴射鉆孔卸壓，總共施工八個水力噴射卸壓孔眼，累計噴射鉆孔進尺 1450m;使用該自旋轉噴射鉆孔裝置，提高了采氣效率，QNOl井連續(xù)排采18個月，煤層氣采 收率達到40%，將單井控制范圍內的噸煤含氣量由初始的13. OmVt降至7. 8m3/t，達到了實 現(xiàn)煤炭安全開采的含氣量要求(即噸煤含氣量低于8. 0m3/t)。本設備已應用于五口煤層氣水平井側向水力噴射鉆孔，自應用該設備以來，提高了噴砂射孔的效率和孔徑質量，促進了煤層氣井產能有效釋放，單井平均產氣量提高。 以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型的范 圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變 化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于所述自旋轉噴射鉆孔裝置包括一圓筒狀殼 體，該殼體后端設有一管狀連接部；該殼體內能轉動地設置一旋轉體，該旋轉體的外徑與殼 體的內徑相應，該旋轉體的前端沿其軸向設有一圓柱狀延伸段，該延伸段伸出殼體前端并 軸向固接一噴頭；所述旋轉體的外周面設有多條螺旋狀的溝槽，旋轉體上設有軸向貫通的 通孔；所述噴頭內設有由后向前設置的盲孔，所述盲孔與旋轉體的通孔導通；所述噴頭的 前端表面設有多個與所述盲孔連通的噴射孔；噴頭的前端表面上還固定設有割刀。
2.如權利要求1所述的自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于所述旋轉體的后端與殼體 后端內側形成一容置空間。
3.如權利要求1所述的自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于所述旋轉體的延伸段外周 面與殼體內壁之間設有軸承。
4.如權利要求3所述的自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于所述軸承的外圈由一軸承 座固定于殼體內壁。
5.如權利要求4所述的自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于所述軸承座的后端設有位 于延伸段外周面與殼體內壁之間的密封擋環(huán)。
6.如權利要求5所述的自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于位于所述密封擋環(huán)和旋轉 體前端之間的殼體側壁上周向設有多個透孔。
7.如權利要求3或5所述的自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于所述軸承為帶有密封 圈的軸承。
8.如權利要求1所述的自旋轉噴射鉆孔裝置，其特征在于所述殼體前端設有殼體端至ΓΤΠ ο
專利摘要本實用新型為一種自旋轉噴射鉆孔裝置，該裝置包括一圓筒狀殼體，該殼體后端設有一管狀連接部；該殼體內能轉動地設置一旋轉體，該旋轉體的外徑與殼體的內徑相應，該旋轉體的前端沿其軸向設有一圓柱狀延伸段，該延伸段伸出殼體前端并軸向固接一噴頭；所述旋轉體的外周面設有多條螺旋狀的溝槽，旋轉體上設有軸向貫通的通孔；所述噴頭內設有由后向前設置的盲孔，所述盲孔與旋轉體的通孔導通；所述噴頭的前端表面設有多個與所述盲孔連通的噴射孔；噴頭的前端表面上還固定設有割刀。該裝置可提高鉆孔效率和孔徑質量，通過切割鉆孔和噴射射孔雙重作用，在煤層上形成一定直徑和深度的射孔孔眼卸壓條帶，有效增加煤層氣井產能，提高煤層氣采收率。
文檔編號E21B43/00GK201851095SQ20102062042
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2010年11月23日
發(fā)明者劉升貴 申請人:中礦瑞杰(北京)科技有限公司