專利名稱：空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ叩闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ遊0001]技術(shù)領(lǐng)域[0002]本實(shí)用新型涉及一種用于煤層氣開采領(lǐng)域，具體涉及一種噴射鉆進(jìn)徑向水平井的 井下定向和徑向?qū)蚬ぞ?，該工具由油管傳輸?shù)酱怪本簩訑U(kuò)孔井段，通過地面工作管柱 (油管)旋轉(zhuǎn)定向，通過地面機(jī)械加壓使一組由中空雙球連體和雙球窩連體構(gòu)成球形關(guān)節(jié)， 能夠彎曲并保持與油管成90°，使連續(xù)油管傳輸?shù)娜嵝愿邏汗芩鶐У膰娚溷@頭通過后，在 已擴(kuò)孔的煤層段實(shí)現(xiàn)徑向?qū)驀娚溷@進(jìn)水平孔，并能通過該工具下入高強(qiáng)度的PE導(dǎo)流支 撐管的一種定向徑向?qū)蚬ぞ摺?br> 背景技術(shù)：
[0003]在常規(guī)油氣和煤層氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，目前主要采用鉆頭旋轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)垂直井和水 平井來開發(fā)油氣田和煤層氣田，少數(shù)井采用水力噴射鉆進(jìn)徑向孔來試驗(yàn)性開采油氣和煤層 氣。水力噴射鉆進(jìn)徑向孔是在套管井內(nèi)用工作管柱下入徑向定向?qū)蚬ぞ?，用直徑?5_ 的連續(xù)油管，通過工作管柱和徑向定向?qū)蚬ぞ?，下入帶有噴嘴的直徑?5mm柔性高壓 管，通過地面泵入高壓水流實(shí)現(xiàn)噴射鉆進(jìn)徑向孔。該工具通過地面旋轉(zhuǎn)工作管柱來實(shí)現(xiàn)工 具面定向，其內(nèi)部有一連續(xù)彎曲的弧形管道，它能使帶噴嘴的柔性高壓管通過后彎曲變成 與工作管柱成90°夾角，實(shí)現(xiàn)水平導(dǎo)向噴射鉆進(jìn)徑向孔。該工具定向操作簡單，彎曲導(dǎo)向結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，能夠在套管井內(nèi)極有限的空間里實(shí)現(xiàn)90°徑向?qū)?，能夠高效益開采常規(guī)油 氣和煤層氣。但是，該工具在套管井內(nèi)極有限的空間里實(shí)現(xiàn)噴射作業(yè)高壓管彎曲90°并順 利通過，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)限制了較大管徑的作業(yè)管通過，這就造成作業(yè)管柱(25mm)直徑 較小，施工壓力過大，噴射排量過小，地層巖屑不能及時(shí)返排到地面，導(dǎo)致污染堵塞地層。由 于工具內(nèi)徑較小，導(dǎo)致徑向孔直徑較小，不能在徑向孔內(nèi)下入導(dǎo)流支撐管，地層垮塌容易堵 塞徑向孔。尤其是滲透性較差、易垮塌的煤層，污染堵塞更為嚴(yán)重。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]為了克服定向?qū)蚬ぞ呓Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，高壓噴射作業(yè)管(25mm)直徑較小，施工壓力過 大，噴射排量過小，地層巖屑不能及時(shí)返排到地面，容易導(dǎo)致污染儲(chǔ)層等缺點(diǎn)，也為了克服 定向?qū)蚬ぞ邇?nèi)徑較小，所噴射的徑向孔直徑較小，不能在徑向孔內(nèi)下入導(dǎo)流支撐管等缺 點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種用于煤層氣開采領(lǐng)域，一種噴射鉆進(jìn)徑向水平井的井下定向和 徑向?qū)蚬ぞ撸摴ぞ哂捎凸軅鬏數(shù)酱怪本簩訑U(kuò)孔井段，通過地面工作管柱(油管)旋轉(zhuǎn) 定向,通過地面機(jī)械加壓使一組由中空雙球連體和雙球窩連體構(gòu)成球形關(guān)節(jié)彎曲并保持成 90°，使連續(xù)油管傳輸?shù)娜嵝愿邏汗芩鶐У膰娚溷@頭通過后，在已擴(kuò)孔的煤層段實(shí)現(xiàn)徑向 導(dǎo)向噴射鉆進(jìn)水平孔，并能通過該工具下入高強(qiáng)度的PE導(dǎo)流支撐管的一種定向徑向?qū)?工具。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述之目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案[0006]—種以空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ?其特征是由上連接頭單 元、一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元和下自密封單元組成。上連接頭單元上端通過絲扣與工作管柱連接，下端通過半個(gè)中空雙球連體與一組中空雙球連體和雙球窩連 體交替鏈接單元連接。下自密封單元上端通過半個(gè)中空雙球連體與一組中空雙球連體和雙 球窩連體交替鏈接單元連接。[0007]本實(shí)用新型是用工作管柱傳輸?shù)酱怪本當(dāng)U孔煤層井段，通過地面旋轉(zhuǎn)工作管柱實(shí) 現(xiàn)定向和通過工作管柱機(jī)械加壓使工具單向彎曲，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)徑向井水平導(dǎo)向噴射鉆進(jìn)。[0008]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中[0009]所述一種用工作管柱傳輸?shù)酱怪本當(dāng)U孔煤層井段，通過地面工作管柱旋轉(zhuǎn)和機(jī)械 加壓使一組由中空雙球連體和雙球窩連體構(gòu)成球形關(guān)節(jié)連接、能夠彎曲并保持成90°，使 連續(xù)油管傳輸?shù)娜嵝愿邏汗芩鶐У膰娚溷@頭通過后，在已擴(kuò)孔的煤層段實(shí)現(xiàn)定向和徑向?qū)?向，高壓噴射鉆進(jìn)水平孔，并能通過該工具下入高強(qiáng)度的PE導(dǎo)流支撐管的一種定向?qū)蚬?具。[0010]所述一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元是由若干個(gè)中空雙球連體和 雙球窩連體交替連接而成，上端雙球窩連體上的球窩與上連接頭單元上的半個(gè)中空雙球連 體上的空心球連接，下端雙球窩連體的球窩與下自密封單元上的半個(gè)中空雙球連體上的空 心球連接。[0011]所述中空雙球連體主要由上半個(gè)中空雙球連體和下半個(gè)中空雙球連體組成，二者 中間由母扣接箍連接。上半空心球個(gè)形啞鈴體孔道上端有一錐形內(nèi)面孔倒角。垂直于上下 半中空雙球連體軸線，空心球最大半徑處90°相位分布八個(gè)柱形孔，工具面平面內(nèi)的四個(gè) 孔的底部裝有彈簧，上部裝有鋼珠用作球形鍵，在一定力矩作用下實(shí)現(xiàn)彎曲、變直并保持其 狀態(tài)。垂直于工具面方向的四個(gè)孔與球窩上的柱狀鍵配合起單向彎曲定位作用?？招那蝮w 上、四個(gè)柱形孔兩側(cè)一定距離處各有一矩形環(huán)形凹槽用來安裝“O”型橡膠密封圈起密封作 用。[0012]所述雙球窩連體主要由具相同結(jié)構(gòu)上球窩蓋、下球窩蓋和一個(gè)兩端各有一個(gè)半球 窩并相互連通的中空雙半球窩中間體構(gòu)成，上球窩蓋、下球窩蓋通過絲扣與中空雙半球窩 中間體連接成雙球窩連體。在雙球窩連體每個(gè)內(nèi)球面上、工具面平面內(nèi)、垂直于中空雙球連 體軸線、最大半徑處和最大半徑處兩側(cè)一定距離處，兩兩對(duì)稱分布有四個(gè)小半球窩，這些半 球窩和鋼珠配合起球形鍵作用。垂直于雙球窩連體軸線、球窩最大半徑處、在垂直于工具面 方向?qū)ΨQ分布有一對(duì)彎曲定位柱形鍵。上球窩蓋、下球窩蓋外側(cè)各有一單向彎曲定位槽，它 和彎曲定位柱形鍵配合作用實(shí)現(xiàn)單向彎曲并徑向?qū)?。[0013]所述上連接頭單元是由母扣接頭和半個(gè)中空雙球連體構(gòu)成，二者中間通過絲扣連 接，母扣接頭上端通過絲扣與工作管柱連接，母扣接頭下端通過絲扣與半個(gè)中空雙球連體 連接。半個(gè)中空雙球連體與一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元連接。[0014]所述下自密封單元主要由上部的半個(gè)中空雙球連體和下部的自密封體兩部分組 成，半個(gè)中空雙球連體通過絲扣與自密封體的上殼體連接，自密封體下殼體與上殼體通過 絲扣連接并可調(diào)中空碗狀橡膠體密封松緊程度。上、下殼體內(nèi)部是中空碗狀橡膠體起密封 作用。自密封單元上端通過半個(gè)中空雙球連體與一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接 單元連接。


具體實(shí)施方式
[0020]如圖1所示，所述一種用工作管柱4傳輸?shù)酱怪本當(dāng)U孔2煤層I井段，通過地面工作管柱4旋轉(zhuǎn)和機(jī)械加壓使一組由中空雙球連體12和雙球窩連體13構(gòu)成球形關(guān)節(jié)連接、 能夠彎曲并保持成90°，使連續(xù)油管6傳輸?shù)娜嵝愿邏汗?所帶的噴射鉆頭8通過后，在已擴(kuò)孔2的煤層I段實(shí)現(xiàn)定向和徑向?qū)?，高壓噴射鉆進(jìn)水平孔，并能通過該工具下入高強(qiáng)度的PE導(dǎo)流支撐管的一種定向徑向?qū)蚬ぞ?。[0021]如圖2所示，所述一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元10是由若干個(gè)中空雙球連體12和雙球窩連體13交替連接而成，上端雙球窩連體13的球窩36與上連接頭單元9上的半個(gè)中空雙球連體30上的空心球35連接，下端雙球窩連體13上的球窩36與下自密封單元11上的半個(gè)中空雙球連體30上的空心球35連接。[0022]如圖3所示,所述中空雙球連體12主要由上半個(gè)中空雙球連體30和下半個(gè)中空雙球連體30組成，二者中間由母扣接箍20連接。上、下半中空球連體30孔道上端有一錐形內(nèi)面倒角17。垂直于上、下半中空雙球連體30軸線，空心球35最大半徑處90°相位分布八個(gè)柱形孔15、19，工具面平面內(nèi)的四個(gè)孔15的底部裝有彈簧14，上部裝有鋼珠16用作球形鍵，在一定力矩作用下實(shí)現(xiàn)彎曲、變直并保持其狀態(tài)。垂直于工具面方向的四個(gè)孔19 與球窩36上的柱狀鍵24配合起單向彎曲定位作用?？招那蝮w上35四個(gè)柱形孔15兩側(cè)一定距離處各有一矩形環(huán)形凹槽18用來安裝“O”型橡膠密封圈起密封作用。[0023]如圖3所示,所述雙球窩連體13主要由具相同結(jié)構(gòu)上球窩蓋21、下球窩蓋27和一個(gè)兩端各有一個(gè)半球窩并相互連通的中空雙半球窩中間體26構(gòu)成，上球窩蓋21、下球窩蓋27通過絲扣28與中空雙半球窩中間體26連接成雙球窩連體13。在雙球窩連體13每個(gè)內(nèi)球面上、工具面平面內(nèi)、垂直于雙球窩連體13軸線、球窩最大半徑處和最大半徑處兩側(cè)， 兩兩對(duì)稱分布有四個(gè)小半球窩22，這些半球窩22和鋼珠16配合起球形鍵作用。垂直于雙球窩連體13軸線、球窩最大半徑處、在垂直于工具面方向?qū)ΨQ分布有一對(duì)彎曲定位柱形鍵 24、25。上球窩蓋21、下球窩蓋27外側(cè)各有一單向彎曲定位槽23，它和彎曲定位柱形鍵24 配合作用實(shí)現(xiàn)單向彎曲并徑向?qū)騕0024]如圖4所示，所述上連接頭單元9是由母扣接頭29和半個(gè)中空雙球連體30構(gòu)成， 二者中間通過絲扣連接。母扣接頭29上端通過絲扣與工作管柱4連接，母扣接頭29下端通過絲扣與半個(gè)中空雙球連體30連接。半個(gè)中空雙球連體30與一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元10連接。[0025]如圖5所示，所述下自密封單元11主要由上部的半個(gè)中空雙球連體30和下部的自密封體34兩部分組成，半個(gè)中空雙球連體30通過絲扣與自密封體34的上殼體31連接， 自密封體34下殼體32與上殼體31通過絲扣連接并可調(diào)中空碗狀橡膠體33密封松緊程度。 上、下殼體內(nèi)部是中空碗狀橡膠體33起密封作用。自密封單元11上端通過半個(gè)中空雙球連體30與一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元10連接。
權(quán)利要求1.空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ?，其特征是由上連接頭單元、一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元和下自密封單元組成，上連接頭單元上端通過絲扣與工作管柱連接，下端通過半個(gè)中空雙球連體與一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元連接，下自密封單元上端通過半個(gè)中空雙球連體與一組中空雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元連接，通過地面旋轉(zhuǎn)油管實(shí)現(xiàn)徑向井噴射鉆井的定向徑向?qū)蚬ぞ叨ㄏ?，通過地面加壓徑向井噴射鉆井的定向徑向?qū)蚬ぞ邚澢⒈３峙c油管成90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ?，其特征是上連接頭單元是由母扣接頭和半個(gè)中空球形雙球連體構(gòu)成，二者中間通過絲扣連接，母扣接頭上端通過絲扣與工作管柱連接，母扣接頭下端通過絲扣與半個(gè)中空球形雙球連體連接，半個(gè)中空球形雙球連體與一組中空球形雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ?，其特征是中空雙球連體主要由上半個(gè)中空球形雙球連體和下半個(gè)中空球形雙球連體組成，二者中間由母扣接箍連接，上半空心球個(gè)形雙球連體孔道上端有一錐形內(nèi)面孔倒角，垂直于上下半中空球形雙球連體軸線，空心球最大半徑處90°相位分布八個(gè)柱形孔，工具面平面內(nèi)的四個(gè)孔的底部裝有彈簧，上部裝有鋼珠用作球形鍵，在力矩作用下實(shí)現(xiàn)彎曲、變直并保持其狀態(tài)，垂直于工具面方向的四個(gè)孔與球窩上的柱狀鍵配合起單向彎曲定位作用，空心球體上、四個(gè)柱形孔兩側(cè)距離處各有一矩形環(huán)形凹槽用來安裝“O”型橡膠密封圈起密封作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ?，其特征是雙球窩連體主要由具相同結(jié)構(gòu)上球窩蓋、下球窩蓋和一個(gè)兩端各有一個(gè)半球窩并相互連通的中空雙半球窩中間體構(gòu)成，上球窩蓋、下球窩蓋通過絲扣與中空雙半球窩中間體連接成雙球窩連體，在雙球窩連體每個(gè)內(nèi)球面上、工具面平面內(nèi)、垂直于中空球形雙球連體軸線、最大半徑處和最大半徑處兩側(cè)適當(dāng)距離處，兩兩對(duì)稱分布有四個(gè)小半球窩，這些半球窩和鋼珠配合起球形鍵作用，垂直于雙球窩連體軸線、球窩最大半徑處、在垂直于工具面方向?qū)ΨQ分布有一對(duì)彎曲定位柱形鍵，上球窩蓋、下球窩蓋外側(cè)各有一單向彎曲定位槽，它和彎曲定位柱形鍵配合作用實(shí)現(xiàn)單向彎曲并徑向?qū)颉?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ?，其特征是下自密封單元主要由上部的半個(gè)中空球形雙球連體和下部的自密封體兩部分組成，半個(gè)中空球形雙球連體通過絲扣與自密封體的上殼體連接，自密封體下殼體與上殼體通過絲扣連接并可調(diào)中空碗狀橡膠體密封松緊程度，上、下殼體內(nèi)部是中空碗狀橡膠體起密封作用，自密封單元上端通過半個(gè)中空球形雙球連體與一組中空球形雙球連體和雙球窩連體交替鏈接單元連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于煤層氣開采領(lǐng)域，具體涉及一種空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ撸摴ぞ哂捎凸軅鬏數(shù)酱怪本簩訑U(kuò)孔井段，通過地面工作管柱(油管)旋轉(zhuǎn)定向，通過地面機(jī)械加壓使一組由中空雙球連體和雙球窩連體構(gòu)成球形關(guān)節(jié)，能夠彎曲并保持與油管成90°，使連續(xù)油管傳輸?shù)娜嵝愿邏汗芩鶐У膰娚溷@頭通過后，在已擴(kuò)孔的煤層段實(shí)現(xiàn)徑向?qū)驀娚溷@進(jìn)水平孔，并能通過該工具下入高強(qiáng)度的PE導(dǎo)流支撐管的一種空心球形關(guān)節(jié)連接徑向井噴射鉆井定向?qū)蚬ぞ摺?br> 文檔編號(hào)E21B7/04GK202850858SQ201220244108
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者王建生, 吳東 申請(qǐng)人:王建生