CN101050689A - 一种近水平孔钻进水力纠偏方法及纠偏钻具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近水平孔钻进水力纠偏方法及纠偏钻具。所述方法是：利用水力在钻孔偏斜反方向形成高速射流，对岩石进行定向局部破坏，使该方向上的岩石相对变“软”；继续钻进时，钻孔将向该方向钻进，即沿钻孔偏斜的反方向钻进。所述纠偏钻具的结构是：设有外壳(1)，其左端是与之连为一体的钻杆接头(11)，其右部为敞口的内腔(9)，该内腔的端部与喷射头(4)呈螺纹相连；设有纠偏装置，位于所述的内腔(9)中，且靠钻井正常用泵通过钻杆提供的水力驱动。利用本方法进行近水平孔进行纠偏，将充分利用钻孔用泵的工作能力，提高工作效率；提供的钻具具有成本低廉，使用方法简单，能够极大地降低钻孔成本等优点。

Description

一种近水平孔钻进水力纠偏方法及纠偏钻具

技术领域

本发明涉及煤层气近水平孔钻进、非开挖地下管线建设等领域，特别涉及到一种近水平孔钻进水力纠偏方法及纠偏钻具。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，而煤层气更是优质的环保能源，因此，利用先进的钻采技术来提升煤层气开采的产量和改变煤炭开采的安全状况的作用越来越重要。利用近水平孔以及水平分支孔钻进以探明煤田具体储量、排放瓦斯以及开发煤层气是目前广泛采用的技术。但是在煤层中钻进几百米甚至上千米的水平钻孔发生钻孔偏斜是必然的，但如果钻孔偏差过大就会严重影响抽放煤层气的效果，甚至威胁人生安全。为了及时控制钻进方向，简单方便的钻进纠偏技术及钻具就成为保证近水平长钻孔技术中的关键技术。目前的纠偏技术或存在一些不易克服的问题或者是结构复杂、价格昂贵，而不适于在煤层气近水平孔钻进中使用。因而要求研究出提高煤层气近水平孔钻进水平来保证煤层气抽采的的经济实惠的专用纠偏技术则成为当务之急。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为克服现有的近水平孔钻进中的纠偏工具不易控制、价格昂贵或者不适于煤层钻进深度的缺点，提供一种节约能源、经济实惠的水力纠偏方法，以及结构简单、使用方便的纠偏钻具。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的近水平孔钻进水力纠偏方法是：利用水力在钻孔偏斜反方向形成高速射流，对岩石进行定向局部破坏，使该方向上的岩石相对变“软”；继续钻进时，钻孔将向该方向钻进，即沿钻孔偏斜的反方向钻进。

本发明提供的近水平孔钻进水力纠偏方法使用的纠偏钻具，其结构：设有外壳，其左端是与之连为一体的钻杆接头，其右部为敞口的内腔，该内腔的端部与喷射头呈螺纹相连；设有纠偏装置，位于所述的内腔中，且靠钻井正常用泵通过钻杆提供的水力驱动。

本发明与现有技术相比，其主要的效果是：利用本方法进行近水平孔进行纠偏，将充分利用钻孔用泵的工作能力，提高工作效率；提供的钻具具有成本低廉，使用方法简单，能够极大地降低钻孔成本等优点。

附图说明

图1是本发明纠偏钻具的结构示意图。

图2是图1中控向块3的自锁装置7的结构放大图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明提供的近水平孔钻进水力纠偏方法是：利用水力在钻孔偏斜反方向形成高速射流，对岩石进行定向局部破坏，使该方向上的岩石相对变“软”；继续钻进时，钻孔将向该方向钻进，即沿钻孔偏斜的反方向钻进。

本发明提供的近水平孔钻进水力纠偏方法具体是采用包括以下步骤的方法：

a.根据测斜结果，将安装好控向块3的纠偏钻具送入钻孔底部；

b.在钻孔口安装三通，并连接压力表对水压进行实时监测；

c.开泵并慢慢关闭三通以控制压力逐步升高，待压力升高到足以使控向块3与喷射头4完全贴紧后暂停升压；

d.继续增加压力，使椭球10克服弹簧8的作用力完全移出孔道12，在纠偏钻具内形成水射流通道，此时钻井液通过纠偏钻具进行高速射流定向破碎岩石；

e.退出纠偏钻具继续正常钻进并测斜，如满足纠偏要求后继续正常钻进；如不满足纠偏要求则按上述纠偏过程继续定向射流纠偏，直至满足纠偏要求为止。

本发明提供的用于近水平孔钻进水力纠偏方法使用的纠偏钻具，其结构如图1所示：设有外壳1，其左端是与之连为一体的钻杆接头11，其右部为敞口的内腔9，该内腔的端部与喷射头4呈螺纹相连；设有纠偏装置，位于所述的内腔9中，且靠钻井正常用泵(如泥浆泵)通过钻杆提供的水力驱动。

上述的的纠偏装置的结构如图1和图2所示：设有依次排列的椭球10、弹簧8、推块2、控向块3和控向块的自锁装置7，其中：椭球10在外壳1左部中心的通孔中滑动，且其左端头伸入钻杆接头11的孔道12后被其膨胀球体止住，其右端头与弹簧8左端头相连；弹簧8右端头与推块2的中部相连；控向块3的右端中部设有导向杆，其杆体在喷射头的导向孔4-1中滑动；自锁装置7装在喷射头4上，由自锁销7-1和与之相连的自锁弹簧7-2组成，自锁销与控向块的右端定位环槽3-3接触相连；喷射头的斜向布置的喷射孔5，与控向块的斜向孔3-1、空腔3-2和推块的通孔2-1及外壳的内腔9贯通，它们构成水射流通道。

上述的推块2的左侧中部设有与之连为一体的凸柱2-2，该凸柱设有容纳弹簧8簧体的内孔。

上述的控向块3的斜向孔3-1可以有1～2个，或者依据实际需要而定。该斜向孔为进行利用重力自动定向的方向控制单元。

上述的喷射头4的喷射孔5为锥形孔，其进、出水口直径分别为2～4、5～8mm，其轴线与水平方向的夹角α为10～15度，所述技术参数也可以根据实际需要而定。在喷射头4的右端设有与之相连的扶正块6，其作用是保证纠偏钻具保持在钻孔中央。

本发明喷射头4喷射的水力可由正常钻进用泵提供，而不需要增压泵。

下面结合附图叙述本发明纠偏钻具的工作过程：

启动泥浆泵，利用钻井液的水力推动椭球10在外壳1的孔道12内向右移动，在弹簧8的反作用下推动推块2向右运动，推块2使控向块3向右运动。控向块3的定位环槽3-3与自锁装置7的自锁销7-1结合，并在自锁弹簧7-2的作用下自动压紧，促使控向块3与喷射头4紧密贴紧，其斜向孔3-1与喷射头上的1～2个喷射孔5贯通，形成水射流通道。继续增大压力，推动椭球10继续向右移动，使外壳1的滑道12与其内腔9连通，水流可进入内腔9。此时，孔道12、内腔9、通孔2-1、空腔3-2、斜向孔3-1、喷射孔5全部导通，形成与外接钻杆连通的水射流通道，并由喷射孔5进行定向射流。纠偏结束后，拧开喷射头4与外壳1之间的连接螺纹，使控向块3与喷射头4和其它零部件分离，然后拧开调节螺钉7-3，释放自锁弹簧7-2与自锁销7-1的压力，使控向块3与喷射头4分离后可根据需要更换控向块3或者使其复位。

Claims (7)

1.一种近水平孔钻进水力纠偏方法，其特征是利用水力在钻孔偏斜反方向形成高速射流，对岩石进行定向局部破坏，使该方向上的岩石相对变“软”；继续钻进时，钻孔将向该方向钻进，即沿钻孔偏斜的反方向钻进。

2.如权利要求1所述的近水平孔钻进水力纠偏方法，其特征是采用包括以下步骤的方法：

a.根据测斜结果，将安装好控向块(3)的纠偏钻具送入钻孔底部；

b.在钻孔口安装三通，并连接压力表对水压进行实时监测；

c.开泵并慢慢关闭三通以控制压力逐步升高，待压力升高到足以使控向块(3)与喷射头(4)完全贴紧后暂停升压；

d.继续增加压力，使椭球(10)克服弹簧(8)的作用力完全移出孔道(12)，在纠偏钻具内形成水射流通道，此时钻井液通过纠偏钻具进行高速射流定向破碎岩石；

e.退出纠偏钻具继续正常钻进并测斜，如满足纠偏要求后继续正常钻进；如不满足纠偏要求则按上述纠偏过程继续定向射流纠偏，直至满足纠偏要求为止。

3.一种近水平孔钻进水力纠偏方法使用的纠偏钻具，其特征在于：设有外壳(1)，其左端是与之连为一体的钻杆接头(11)，其右部为敞口的内腔(9)，该内腔的端部与喷射头(4)呈螺纹相连；设有纠偏装置，位于所述的内腔(9)中，且靠钻井正常用泵通过钻杆提供的水力驱动。

4.如权利要求3所述的纠偏钻具，其特征在于所述的纠偏装置设有依次排列的椭球(10)、弹簧(8)、推块(2)、控向块(3)和控向块的自锁装置(7)，其中：椭球(10)在外壳(1)左部中心的通孔中滑动，且其左端头伸入钻杆接头(11)的孔道(12)后被其膨胀球体止住，其右端头与弹簧(8)左端头相连；弹簧(8)右端头与推块(2)的中部相连；控向块(3)的右端中部设有导向杆，其杆体在喷射头的导向孔(4-1)中滑动；自锁装置(7)装在喷射头(4)上，由自锁销(7-1)和与之相连的自锁弹簧(7-2)组成，自锁销(7-1)与控向块(3)的右端定位环槽(3-3)接触相连；喷射头(4)的斜向布置的喷射孔(5)，与控向块(3)的斜向孔(3-1)、空腔(3-2)和推块(2)的通孔(2-1)及外壳(1)的内腔(9)贯通，它们构成水射流通道。

5.如权利要求4所述的纠偏钻具，其特征在于：推块(2)的左侧中部设有与之连为一体的凸柱(2-2)，该凸柱设有容纳弹簧(8)簧体的内孔。

6.如权利要求4所述的纠偏钻具，其特征在于：控向块(3)的斜向孔(3-1)有1～2个。

7.如权利要求4所述的纠偏钻具，其特征在于：喷射头(4)的喷射孔(5)为锥形孔，其进、出水口直径分别为2～4、5～8mm，其轴线与水平方向的夹角为10～15度。

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