CN115874928A - 一种鱼骨刺井钻进装置及其动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种鱼骨刺井钻进装置及其动力系统，属于钻完井技术领域。本发明的鱼骨刺井钻进装置动力系统采用液压缸，液压缸的活塞杆与空心管接头连接，进而带动空心管升降，空心管接头上进液接口供地面注液系统注液，液压泵用于向液压缸的有杆腔和无杆腔注油，通过限制活塞杆的运动可以实现定点喷射，通过调速阀可以控制进入无杆腔内液压油的速度，进而控制活塞杆的伸出速度，进而实现钻进装置钻进速度的调节，在钻进的过程中，通过交替向有杆和无杆腔供油，可以连续增加空心管的长度实现持续向下钻进，同时在钻进完成后，也可以连续拆除空心管实现空心管组的拆除。液压系统的压力稳定性较好，提高了目前的鱼骨刺井钻进装置的稳定性。

Description

一种鱼骨刺井钻进装置及其动力系统

技术领域

本发明涉及一种鱼骨刺井钻进装置及其动力系统，属于钻完井技术领域。

背景技术

多分支鱼骨刺井技术是指小直径金属钻管在套管内或裸眼内实现转向并在储层通过水力破岩方式进行钻进的技术，是在安全钻井和保护储层的前提下，以解放储层为目的的一种钻完井新技术。该技术对井筒与储层的连通性较好，同时，该技术将增产作业变为钻井作业的一部分，通过“并行钻进”的方式在储层中形成多个分支，以增加储层的裸露面积，无需下套管、固井、刮管、射孔、压裂等环节，是一种处于压裂投产和自然建产之间的钻完井技术。

该技术在应用过程中，破岩喷射液作用在水力破岩套管开窗钻头上，对钻管产生拉力，从而拉动水力破岩套管开窗钻头与钻管持续进入地层；作业过程中，通常需要鱼骨刺井钻进装置实现以下工艺：

（1）针对套管井，首先需要水力破岩套管开窗钻头定点喷射套管，进行套管开窗作业，然后再持续破岩钻进；

（2）针对裸眼井，地面泵打压后，仍然需要定点喷射一段时间，为磨料从地面到达水力破岩套管开窗钻头留出运移时间；

（3）钻进完毕后，回收钻管，移至下一层位继续作业。

储层岩石强度不同，水力破岩套管开窗钻头与钻管的前进速度也不相同，这就要求鱼骨刺井钻进装置能够实现定点喷射、钻进速度可控可调以及钻管回收等功能。

申请公布号为CN108952580A，申请公布日为2018年12月7日的发明专利申请中公开了一种钻管可回收式磨料射流鱼骨刺井钻完井装置，该完井装置可以实现钻管的定点喷射和持续钻进喷射，并且可以根据需要调节钻管的钻进速度。上述钻井装置的速度调节和定点喷射均以井下流体作为介质，依靠地面泵压改变井下流体的压力，进而实现工作模式的改变。由于井下流体压力稳定性较差，钻井装置存在工作稳定性较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鱼骨刺井钻进装置动力系统，用于解决目前的鱼骨刺井钻进装置的稳定性较低的技术问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述鱼骨刺井钻井动力系统的鱼骨刺井钻进装置。

本发明的鱼骨刺井钻进装置动力系统采用如下技术方案：

鱼骨刺井钻进装置动力系统包括：

液压缸，包括缸体和活塞杆；液压缸内具有有杆腔和无杆腔，缸体上设有与有杆腔连通的有杆腔油口和与无杆腔连通的无杆腔油口；

空心管接头，与活塞杆连接，空心管接头用于与鱼骨刺井钻进装置的空心管可拆连接，以使活塞杆能够带动空心管升降，空心管接头上设有供地面注液系统向空心管注液的进液接口；

液压泵，液压泵用于向无杆腔和有杆腔交替供油；

无杆腔油口连接有用于与油箱连通的无杆腔油路，有杆腔油口连接有用于与油箱连通的有杆腔油路，无杆腔油路包括回油支路和进油支路，回油支路上设置有供液压油单向回油箱的回油控制阀，进油支路上设置有供液压油单向进入无杆腔的进油控制阀、调速阀，通过调节调速阀的开度调节液压油进入无杆腔内的速度，进而控制活塞杆的伸出速度；回油控制阀能够限制液压油通过回油支路进入无杆腔，进油控制阀能够限制液压油通过进油支路进入油箱；

有杆腔油路和无杆腔油路中至少一个上设置油路截断阀，油路截断阀用于截断所在油路以限制活塞杆运动，或者供油系统通过回油控制阀和进油控制阀截断无杆腔油路，以限制活塞杆运动实现钻进装置的定点喷射。

有益效果：本发明的鱼骨刺井钻进装置动力系统采用液压缸，液压缸的活塞杆与空心管接头连接，通过空心管接头与钻进装置的空心管连接，进而带动空心管升降，空心管接头上进液接口供地面注液系统注液，液压泵用于向液压缸的有杆腔和无杆腔注油，通过限制活塞杆的运动可以实现定点喷射，通过调速阀可以控制进入无杆腔内液压油的速度，进而控制活塞杆的伸出速度，进而实现钻进装置钻进速度的调节，在钻进的过程中，通过交替向有杆腔和无杆腔供油，可以连续增加空心管的长度实现持续向下钻进，同时在钻进完成后，也可以连续拆除空心管实现空心管组的拆除。液压系统的压力稳定性较好，受外界影响较小，提高了目前的鱼骨刺井钻进装置的稳定性。

进一步地，所述供油系统包括供油换向阀，供油换向阀具有无杆腔供油口和有杆腔供油口，供油换向阀用于切换液压泵与无杆腔之间油路的通断，同时用于切换液压泵与有杆腔之间油路的通断。通过供油换向阀可以使有杆腔和无杆腔共用一个液压泵，简化系统的结构。

进一步地，所述供油换向阀为三位四通换向阀，供油换向阀的阀芯具有连通液压泵与有杆腔的有杆腔供油位、连通液压泵与无杆腔的无杆腔供液位，和将液压泵、有杆腔、无杆腔均断开的截止位。

进一步地，所述供油换向阀与有杆腔之间设置有有杆腔截断阀。截断有杆腔与液压泵之间的通路，保护液压泵不受冲击。

进一步地，所述进油控制阀为带簧液控单向阀，进油控制阀设置在调速阀的下游。带簧液控单向阀能够根据需要设定开启压力，使活塞杆伸出速度满足预期要求。

进一步地，所述回油控制阀为带簧液控单向阀。带簧液控单向阀能够根据需要设定开启压力，进而使活塞杆快速收回。

进一步地，所述液压缸为双作用多级液压缸。

本发明鱼骨刺井钻进装置的技术方案：

鱼骨刺井钻进装置，包括空心管、钻管、动力系统，所述动力系统包括：

液压缸，包括缸体和活塞杆；液压缸内具有有杆腔和无杆腔，缸体上设有与有杆腔连通的有杆腔油口和与无杆腔连通的无杆腔油口；

空心管接头，与活塞杆连接，空心管接头用于与鱼骨刺井钻进装置的空心管可拆连接，以使活塞杆能够带动空心管升降，空心管接头上设有供地面注液系统向空心管注液的进液接口；

液压泵，液压泵用于向无杆腔和有杆腔交替供油；

无杆腔油口连接有用于与油箱连通的无杆腔油路，有杆腔油口连接有用于与油箱连通的有杆腔油路，无杆腔油路包括回油支路和进油支路，回油支路上设置有供液压油单向回油箱的回油控制阀，进油支路上设置有供液压油单向进入无杆腔的进油控制阀、调速阀，通过调节调速阀的开度调节液压油进入无杆腔内的速度，进而控制活塞杆的伸出速度；回油控制阀能够限制液压油通过回油支路进入无杆腔，进油控制阀能够限制液压油通过进油支路进入油箱；

有杆腔油路和无杆腔油路中至少一个上设置油路截断阀，油路截断阀用于截断所在油路以限制活塞杆运动，或者供油系统通过回油控制阀和进油控制阀截断无杆腔油路，以限制活塞杆运动实现钻进装置的定点喷射。

有益效果：本发明的鱼骨刺井钻进装置动力系统采用液压缸，液压缸的活塞杆与空心管接头连接，通过空心管接头与钻进装置的空心管连接，进而带动空心管升降，空心管接头上进液接口供地面注液系统注液，液压泵用于向液压缸的有杆腔和无杆腔注油，通过限制活塞杆的运动可以实现定点喷射，通过调速阀可以控制进入无杆腔内液压油的速度，进而控制活塞杆的伸出速度，进而实现钻进装置钻进速度的调节，在钻进的过程中，通过交替向有杆和无杆腔供油，可以连续增加空心管的长度实现持续向下钻进，同时在钻进完成后，也可以连续拆除空心管实现空心管组的拆除。液压系统的压力稳定性较好，受外界影响较小，提高了目前的鱼骨刺井钻进装置的稳定性。

进一步地，所述供油系统包括供油换向阀，供油换向阀具有无杆腔供油口和有杆腔供油口，供油换向阀用于切换液压泵与无杆腔之间油路的通断，同时用于切换液压泵与有杆腔之间油路的通断。通过供油换向阀可以使有杆腔和无杆腔共用一个液压泵，简化系统的结构。

进一步地，所述供油换向阀为三位四通换向阀，供油换向阀的阀芯具有连通液压泵与有杆腔的有杆腔供油位、连通液压泵与无杆腔的无杆腔供液位，和将液压泵、有杆腔、无杆腔均断开的截止位。

进一步地，所述供油换向阀与有杆腔之间设置有有杆腔截断阀。截断有杆腔与液压泵之间的通路，保护液压泵不受冲击。

进一步地，所述进油控制阀为带簧液控单向阀，进油控制阀设置在调速阀的下游。带簧液控单向阀能够根据需要设定开启压力，使活塞杆伸出速度满足预期要求。

进一步地，所述回油控制阀为带簧液控单向阀。带簧液控单向阀能够根据需要设定开启压力，进而使活塞杆快速收回。

进一步地，所述液压缸为双作用多级液压缸。

进一步地，鱼骨刺井钻进装置包括钻管回收装置，钻管回收装置包括：

壳体，用于下入到井内，具有中空的腔体；

中心管，一端为用于与空心管连接的空心管连接端，另一端为用于与钻管连接的钻管连接端，滑动穿装在壳体上，中心管上设置有与腔体的内壁面密封滑动配合的活塞段，活塞段将腔体分隔为第一密封腔体和第二密封腔体，第一密封腔体处于第二密封腔体靠近空心管连接端的一侧，活塞段朝向第一密封腔体的端面面积小于朝向第二密封腔体的端面面积；

第一进液孔，设置在第一密封腔体的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第一密封腔体；

第二进液孔，设置在第二密封腔体的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第二密封腔体。

钻管回收装置中，当需要对钻管进行回收时，向壳体外侧环空内打压，使液体分别从第一进液孔和第二进液孔中进入到第一密封腔体和第二密封腔体，以使第一密封腔体和第二密封腔体的压强相等，活塞段朝向第一密封腔体的端面面积小于朝向第二密封腔体的端面面积，所以第二密封腔体内的液体对活塞段的推力大于第一密封腔体内的液体对活塞段的推力，中心管段朝向第一密封腔体内移动，以实现钻管的回收，整个钻管回收过程操作简单，无需将中心管封堵，可简化鱼骨刺井钻管回收装置的结构。

进一步地，第一密封腔体靠近空心管连接端的一侧设置有环形密封腔体，所述环形密封腔体沿所述中心管的滑动方向延伸布置，所述环形密封腔体沿中心管滑动方向的两端均与所述中心管密封配合，且所述环形密封腔体由壳体与所述中心管围成。环形密封腔体的设置可延长壳体与中心管在中心管滑动方向上的导向配合行程，可有效避免中心管相对壳体运动的过程中卡滞。

附图说明

图1是本发明鱼骨刺井钻进装置具体实施例1中的结构示意图；

图2是本发明鱼骨刺井钻进装置具体实施例1中钻管回收装置的结构示意图；

图中：1、壳体；2、中心管；3、扶正器；4、钻管；5、套管开窗钻头；6、活塞段；7、第一密封腔体；8、第二密封腔体；9、第一中心管段；10、第二中心管段；11、环形密封腔体；12、第一进液孔；13、第二进液孔；14、过滤网；15、弹簧；16、环形密封腔体；17、壳体；18、第一进液孔；19、第二进液孔；20、上壳体；21、下壳体；22、液压缸；23、缸体；24、活塞杆；241、一级活动杆；242、二级活动杆；25、有杆腔；26、无杆腔；27、有杆腔油口；28、无杆腔油口；29、空心管接头；30、进液软管；31、液压泵；32、供油换向阀；33、有杆腔截断阀；34、油箱；35、回油支路；36、进油支路；37、回油控制阀；38、进油控制阀；39、调速阀；40、油路截断阀；41、空心管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步地详细描述。

本发明鱼骨刺井钻进装置的具体实施例1：

如图1所示，鱼骨刺井钻进装置包括空心管41、钻管4、固定在钻管4端部的套管开窗钻头5、驱动空心管41运动的动力系统、用于回收钻管4的钻管回收装置。空心管41设置多个，相邻空心管螺纹连接，根据钻进的深度可以增减空心管的数量。

动力系统包括液压缸22，本实施例中液压缸22为双作用多级液压缸，采用多级液压缸能够通过较短的液压缸获得大行程。液压缸22包括缸体23和活塞杆24，活塞杆24为组合式两级伸缩杆，活塞杆24包括一级活动杆241和二级活动杆242。液压缸22内具有有杆腔25和无杆腔26，缸体23上设有与有杆腔25连通的有杆腔油口27和与无杆腔26连通的无杆腔油口28。

活塞杆24连接有空心管接头29，空心管接头29与空心管41螺纹连接，以使活塞杆24能够带动空心管41升降，并使空心管接头与空心管可拆。空心管41设置多个，具体使用数量根据钻进深度而定。空心管接头29与空心管41螺纹连接便于拆卸，方便在空心管接头29下方增加新的空心管，也方便拆除与空心管接头连接的空心管。空心管接头29上设有供地面注液系统向空心管41注液的进液接口，进液接口连接有进液软管30，进液软管30与地面注液系统的地面泵连接。

动力系统还包括用于向无杆腔26和有杆腔25供油的液压泵31，液压泵31连接有供油换向阀32，供油换向阀32为三位四通换向阀，供油换向阀32具有无杆腔供油口和有杆腔供油口，供油换向阀32用于切换液压泵31与无杆腔26之间油路的通断，同时用于切换液压泵31与有杆腔25之间油路的通断。供油换向阀32的阀芯具有连通液压泵31与有杆腔25的有杆腔供油位、连通液压泵31与无杆腔26的无杆腔供液位，和将液压泵31、有杆腔25、无杆腔26均断开的截止位。供油换向阀32与有杆腔25之间设置有杆腔截断阀33，用于保护液压泵31。

无杆腔油口28连接有与油箱34连通的无杆腔油路，有杆腔油口27连接有用于与油箱34连通的有杆腔油路，无杆腔油路包括回油支路35和进油支路36，回油支路35上设置有供液压油单向回油箱34的回油控制阀37，进油支路36上设置有供液压油单向进入无杆腔26的进油控制阀38、调速阀39；回油控制阀37能够限制液压油通过回油支路35进入无杆腔26，进油控制阀38能够限制液压油通过进油支路36进入油箱34；进油控制阀38和回油控制阀37均为带簧液控单向阀，进油控制阀38设置在调速阀39的下游。带簧液控单向阀包括阀体、阀芯和对阀芯施加弹力的弹簧，阀体上设有阀口，弹簧对阀芯施加弹力使阀芯堵住阀口。

有杆腔油路上设置油路截断阀40，油路截断阀40用于截断有杆腔油路以限制活塞杆24运动，使有杆腔25的油液无法排出，实现套管开窗钻头5的定点喷射。

本发明鱼骨刺井钻进装置的动力系统实现钻进装置定点喷射并对套管开窗钻头5的运行速度进行调整，在取出油管时，可以通过动力系统将空心管41逐节取出。

钻进装置需要定点喷射时，高压磨料浆体通过进液软管30机内空心管41，从空心管41进入钻管4并在套管开窗钻头5上产生拉力，带动一级活动杆241、二级活动杆242产生向下的运动趋势，有杆腔截断阀33与油路截断阀40均处于关闭状态，液压油无法从液压缸22的有杆腔25排出，因此，套管开窗钻头5不会运动，从而进行“定点喷射”作业，即套管开窗。

需要调节钻进速度时，使供油换向阀32的阀芯处于截止位，打开油路截断阀40，有杆腔截断阀33处于关闭状态，此时高压磨料浆体在套管开窗钻头5上产生的压降为P1，压降P1为设定的破岩压降，为保证破岩效率，P1远大于破岩门限压力，由此产生的拉力为F1。由于油路截断阀40已经打开，液压油能够从液压缸22有杆腔25排出至油箱34，且液压油同样能够从油箱34经过进油控制阀38与调速阀被吸入液压缸22的无杆腔26，因此，套管开窗钻头5可以持续下降运动；调节进油控制阀38的开启压力等于拉力F1在液压缸22的无杆腔26产生的抽吸压力；同时调节调速阀的开度，即可实现套管开窗钻头5的运行速度与期望速度一致。

如图2所示，钻管回收装置包括壳体1和中心管2，壳体1外设置有扶正器3，用于下入到井下，壳体1呈圆柱形结构，且具有中空的圆柱形腔体，中心管2的一端为用于与空心管41连接的空心管连接端，可通过该空心管连接端向中心管2内通入磨料射流，另一端为与钻管4连接的钻管连接端，具体的钻管4焊接在钻管连接端上。钻管4具有悬伸端，该悬伸端上焊接有套管开窗钻头5，套管开窗钻头5用于喷出磨料射流，以对岩层进行钻进。

中心管2与圆柱形的壳体1同轴布置，且中心管2穿过壳体1，以使中心管2滑动穿装在壳体1上，中心管2在其滑动方向上与壳体1的两端密封配合，具体的，壳体1上与中心管2接触的位置处设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈，以通过密封圈实现壳体1与中心管2的密封配合。

中心管2上设置有与壳体1中腔体的内壁面密封滑动配合的活塞段6，活塞段6的外周面上设置有密封槽，密封槽内设置密封圈，活塞段6通过密封圈与腔体的内壁面密封配合。活塞段6将腔体分隔为第一密封腔体7和第二密封腔体8，第一密封腔体7和第二密封腔体8均为由中心管2与壳体1围成的环形腔体，在中心管2的滑动方向上，第一密封腔体7处于第二密封腔体8的靠近空心管连接端的一侧。

本实施例中，如图2所示，活塞段6的设置将中心管2在其滑动方向上分为第一中心管段9和第二中心管段10，第一中心管段9位于第二中心管段10的靠近空心管连接端的一侧，第一中心管段9的外径尺寸大于第二中心管段10的外径尺寸，以使活塞段6朝向第一密封腔体7的端面面积小于朝向第二密封腔体8的端面面积。

中心管2在壳体1上沿中心管2的轴线方向往复滑动，以实现中心管端部钻管4相对壳体1的伸出与收回。本实施例中，在第一密封腔体7的靠近空心管连接端的一侧设置有环形密封腔体11，环形密封腔体11设置有一个，且环形密封腔体11由中心管2与壳体1围成，环形密封腔体11沿中心管2的轴线延伸布置，以提高中心管2相对壳体1往复滑动过程中的导向性，可有效避免中心管2相对壳体1滑动过程中的卡滞。

本实施例中，如图2所示，第一密封腔体7的腔壁上设置有第一进液孔12，第二密封腔体8的腔壁上设置有第二进液孔13，第一进液孔12用于连通第一密封腔体7和壳体1与井壁之间的壳体外侧环空，第二进液孔13用于连通第二密封腔体8和壳体1与井壁之间的壳体外侧环空。

本实施例中，如图2所示，第一进液孔12设置在第一密封腔体7的周向侧壁上，第一进液孔12为圆形孔，且第一进液孔12的轴线沿壳体1径向延伸布置，第一进液孔12靠近空心管连接端，且远离钻管连接端，以避免中心管2相对壳体1缩回的过程中活塞段6堵塞第一进液孔12，并使中心管2相对壳体1具有较大的收回行程。第二进液孔13设置在钻管连接端，第二进液孔13为圆形孔，且第二进液孔13的轴线沿壳体1的径向延伸布置，第二进液孔13的位置设置可避免中心管2相对壳体1伸出的过程中活塞段6堵塞第二进液孔13，并使中心管2相对壳体1具有较大的伸出行程。

本实施例中，第一进液孔12和第二进液孔13中均设置有过滤网14，以避免壳体外侧环空中的杂质进入到第一密封腔体7和第二密封腔体8内，从而影响中心管2相对壳体1的滑动。

本实施例中，第二密封腔体8内设置有复位弹簧15，复位弹簧15套装在第二中心管段10上，复位弹簧15的一端顶压在活塞段6上，另一端顶压在第二密封腔体8的腔壁上，可限制中心管2相对壳体1伸出的长度，避免中心管2伸出的过程中堵塞第二进液孔13。

本实施例中，钻进装置中的壳体1呈分体式设置，以实现中心管2与壳体1的滑动装配。具体的，壳体1包括上壳体20和下壳体21，上壳体20与下壳体21密封插装配合，且上壳体20与下壳体21之间通过螺纹连接，上壳体20下端设有外螺纹段，在外螺纹段上方设有密封插装段，密封插装段上设有密封槽，密封槽内设有密封圈，下壳体21上设有与上壳体20上的外螺纹段配合的内螺纹段，在内螺纹段的上方设有与密封插装段配合的密封插装配合段，密封插装配合段的内径尺寸大于内螺纹段的内径尺寸。在中心管2与壳体1装配的过程中，先将中心管2密封穿装在上壳体20中，然后将下壳体21密封套装在中心管2上，并使下壳体21与上壳体20密封插装配合且通过螺纹连接，以实现中心管2与壳体1的密封滑动装配。

钻进装置工作的过程中，钻进装置下入到主井眼内的储层位置，向中心管2内通入磨料射流，磨料射流在钻管4上产生拉力，进而带动钻管4和中心管2相对壳体1伸出，并进入到储层内，对分支井进行射流钻进。本实施例中，钻管4采用钛合金材料制成，可反复折弯，以提高钻管4的强度。

当分支井钻进完毕后，停止向中心管2内通入磨料射流，此时在复位弹簧15的作用下，中心管2向壳体1内收回一定距离，然后向壳体外侧环空内通入液体打压，液体通过第一进液孔12和第二进液孔13分别进入到第一密封腔体7和第二密封腔体8内，以使第一密封腔体7和第二密封腔体8内的压力相等，由于活塞段6朝向第一密封腔体7的端面面积小于朝向第二密封腔体8的端面面积，第二密封腔体8内的液体对活塞段6的作用力为F1，第一密封腔体7内的液体对活塞段6的作用力为F2，F1>F2，所以中心管2相对壳体1朝向井口方向移动，在中心管2的带动下钻管4朝向主井眼方向回收，第一进液孔12靠近空心管连接端且远离钻管连接端，可使中心管2具有较长的收回行程。

本发明钻进装置中，第一密封腔体7、第二密封腔体8均与中心管2的内部空间互不连通，在钻管4回收的过程中，无需设置对中心管2进行封堵的阀芯结构，可简化钻进装置的结构，便于钻进装置中钻管4的回收。

本发明钻进装置的工作过程如下：

将一级活动杆241与二级活动杆242完全缩回液压缸22内部，然后关闭有杆腔截断阀33与油路截断阀40；地面泵入的高压磨料浆体依次通过进液软管30、空心管接头29、空心管41进入中心管2，并由中心管2输送至钻管4与套管开窗钻头5，高压磨料浆体在套管开窗钻头5上产生拉力，进而带动中心管2、空心管组件、一级活动杆241、二级活动杆242产生向下的运动趋势，由于有杆腔截断阀33与油路截断阀40均处于关闭状态，液压油无法从液压缸22有杆腔25排出，因此，套管开窗钻头5不会运动，从而进行“定点喷射”作业，即套管开窗。

达到一定时间后，套管开窗作业结束，将供油换向阀32的阀芯处于截止位，打开油路截断阀40，但有杆腔截断阀33仍处于关闭状态，此时高压磨料浆体在套管开窗钻头5上产生的压降为P1，油路截断阀40打开，液压油能够从液压缸22有杆腔25排出至油箱34，且液压油同样能够从油箱34经过进油控制阀38与调速阀39被吸入液压缸22无杆腔26，因此，中心管2、空心管组件、一级活动杆241、二级活动杆242可以持续下降运动。调节进油控制阀38的开启压力等于拉力F1在液压缸22无杆腔26产生的抽吸压力；同时调节调速阀39的开度，令套管开窗钻头5的运行速度与期望速度一致；如果地面泵、进液软管30、空心管接头29等出现泄漏，高压磨料浆体在套管开窗钻头5上产生的压降为P2（P2＜P1），则进油控制阀38将自动关闭，套管开窗钻头5停止运行，切换到定点喷射状态，待故障排除，压降重新恢复到P1后（或大于P1均可），进油控制阀38重新自动开启，套管开窗钻头5继续进行破岩钻进作业，当前进距离与空心管41长度相当后，地面泵停机，将空心管41与空心管接头29分离，然后关闭油路截断阀40，同时打开有杆腔截断阀33，启动液压泵31，液压油注入液压缸22的有杆腔25，同时液压油从液压缸22的无杆腔26被压出，经过回油控制阀37进入油箱34，因为回油控制阀37的开启压力低、通径大，因此一级活动杆241与二级活动杆242可迅速收回；待其完全收回后，在现有空心管41基础上串联另一根空心管41，然后与空心管接头29连接，继续钻进作业；不断重复以上过程，直至钻管完全进入储层。

钻管4完全进入储层后，破岩钻进作业结束，通过环空打压的方式将钻管4回收，具体操作方法为：在井下钻管4回收模块3与套管之间的环空打压，液体经过井下环空流体第一进液孔12与井下环空流体第二进液孔13经过滤后分别进入第一密封腔体7与第二密封腔体8，作用在活塞段6上下两端，由于活塞段6下端的受力面积大于上端，因此，在环空液体压力的推动下，中心管2上升，当一级活动杆241与二级活动杆242完全收回后，拆掉一根空心管41，然后将供油换向阀32的阀芯切换为液压缸22的无杆腔进液、有杆腔出液的位置，开启液压泵31，一级活动杆241与二级活动杆242迅速伸出，然后连接待拆卸的空心管41，重复以上过程，直至钻管4全部收回。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例2：

与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，液压泵设置两个，两个液压泵交替工作，分别向有杆腔和无杆腔供油。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例3：

与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，供油系统通过回油控制阀和进油控制阀截断无杆腔油路，以限制活塞杆运动。回油控制阀和进油控制阀均为电磁阀，通过控制器控制开启和关闭。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例4：

与上述实施例的区别仅在于：液压缸的活塞杆为一体式结构，液压缸为双作用单级液压缸。其他实施例中，活塞杆还可以是三级活动杆结构，液压缸为双作用三级液压缸。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例5：

与上述实施例的区别仅在于：

壳体与中心管围成的环形密封腔体设置有两个，且沿中心管的轴向间隔布置，以进一步提高中心管相对壳体相对滑动的导向性。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例6：

与上述实施例的区别仅在于：第一进液孔和第二进液孔分别设置有两个，且沿壳体的周向均匀间隔布置，各进液孔中均设置有过滤网以提高中心管相对壳体滑动过程中的稳定性。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例7：

与上述实施例的区别仅在于：第二密封腔体内不设置弹簧，以简化整个钻进装置的结构，缩短钻进装置的装配时间。具体的，当分支井钻进完毕后，停止向中心管内通入磨料射流，然后向壳体外侧环空内通入液体打压，液体通过第一进液孔和第二进液孔分别进入到第一密封腔体和第二密封腔体内，以使第一密封腔体和第二密封腔体内的压力相等，由于活塞段朝向第一密封腔体的端面面积小于朝向第二密封腔体的端面面积，第二密封腔体内的液体对活塞段的作用力为F1，第一密封腔体内的液体对活塞段的作用力为F2，F1>F2，所以中心管相对壳体朝向井口方向移动，在中心管的带动下钻管朝向主井眼方向回收，实现钻管的回收。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例8：

与上述实施例的区别仅在于：第一进液孔设置在第一密封腔体沿中心管延伸方向的中间位置，相应的第二进液孔设置在第二密封腔体的周向侧壁上，且位于第二密封腔体的沿中心管延伸方向的中间位置，弹簧满足中心管相对壳体伸出至极限位置时，活塞段位于第二进液孔的靠近井口侧，以使中心管相对壳体在小范围内伸出和收回，可确保整个钻进装置在工作过程中的结构稳定性。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例9：

与上述实施例的区别仅在于：第一进液孔与第二进液孔中不设置过滤网。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例10：

与上述实施例的区别仅在于：中心管与壳体之间仅设置第一密封腔体和第二密封腔体，不设置环形密封腔体，可实现中心管相对壳体的导向移动，同时可简化壳体的结构，便于壳体的加工。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例11：

与上述实施例的区别仅在于：钻管上设置有外螺纹，中心管上与钻管连接的相应位置设置内螺纹，内外螺纹相配合，以实现钻管与中心管的螺纹连接。

本发明的鱼骨刺井钻进装置的具体实施例12：

与上述实施例的区别仅在于：壳体包括壳本体和下盖体，下盖体整体为环形盖体，第二进液孔设置在下盖体上，环形盖体外周面设有外螺纹段，外螺纹段下方设有密封插装段，密封插装段的外周面上设有密封槽，密封槽内设有密封圈，壳本体下端设有内螺纹段，内螺纹段的下方设有与密封插装段密封配合的密封插装配合段，在壳体与中心管装配的过程中，先将中心管密封穿装在壳本体中，然后将下盖体密封套装在中心管上，并使下盖体与壳本体密封插装配合且通过螺纹连接，以实现中心管与壳体的密封滑动装配。

本发明的鱼骨刺井钻进装置动力系统的具体实施方式：

本发明鱼骨刺井钻进装置动力系统的结构与上述鱼骨刺井钻进装置的任一具体实施例中所述的动力系统的结构相同，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.鱼骨刺井钻进装置动力系统，其特征在于，包括：

液压缸（22），包括缸体（23）和活塞杆（24）；液压缸（22）内具有有杆腔（25）和无杆腔（26），缸体（23）上设有与有杆腔（25）连通的有杆腔油口（27）和与无杆腔（26）连通的无杆腔油口（28）；

空心管接头（29），与活塞杆（24）连接，空心管接头（29）用于与鱼骨刺井钻进装置的空心管（41）可拆连接，以使活塞杆（24）能够带动空心管（41）升降，空心管接头（29）上设有供地面注液系统向空心管（41）注液的进液接口；

液压泵（31），液压泵（31）用于向无杆腔（26）和有杆腔（25）交替供油；

无杆腔油口（28）连接有用于与油箱（34）连通的无杆腔油路，有杆腔油口（27）连接有用于与油箱（34）连通的有杆腔油路，无杆腔油路包括回油支路（35）和进油支路（36），回油支路（35）上设置有供液压油单向回油箱（34）的回油控制阀（37），进油支路（36）上设置有供液压油单向进入无杆腔（26）的进油控制阀（38）、调速阀（39），通过调节调速阀（39）的开度调节液压油进入无杆腔（26）内的速度，进而控制活塞杆的伸出速度；回油控制阀（37）能够限制液压油通过回油支路（35）进入无杆腔（26），进油控制阀（38）能够限制液压油通过进油支路（36）进入油箱（34）；

有杆腔油路和无杆腔油路中至少一个上设置油路截断阀（40），油路截断阀（40）用于截断所在油路以限制活塞杆（24）运动，或者供油系统通过回油控制阀（37）和进油控制阀（38）截断无杆腔油路，以限制活塞杆（24）运动实现钻进装置的定点喷射。

2.根据权利要求1所述的鱼骨刺井钻进装置动力系统，其特征在于，所述供油系统包括供油换向阀（32），供油换向阀（32）具有无杆腔供油口和有杆腔供油口，供油换向阀（32）用于切换液压泵（31）与无杆腔（26）之间油路的通断，同时用于切换液压泵（31）与有杆腔（25）之间油路的通断。

3.根据权利要求2所述的鱼骨刺井钻进装置动力系统，其特征在于，所述供油换向阀（32）为三位四通换向阀，供油换向阀（32）的阀芯具有连通液压泵（31）与有杆腔（25）的有杆腔供油位、连通液压泵（31）与无杆腔（26）的无杆腔供液位，和将液压泵（31）、有杆腔（25）、无杆腔（26）均断开的截止位。

4.根据权利要求3所述的鱼骨刺井钻进装置动力系统，其特征在于，所述供油换向阀（32）与有杆腔（25）之间设置有有杆腔截断阀（33）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的鱼骨刺井钻进装置动力系统，其特征在于，所述进油控制阀（38）为带簧液控单向阀，进油控制阀（38）设置在调速阀（39）的下游。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的鱼骨刺井钻进装置动力系统，其特征在于，所述回油控制阀（37）为带簧液控单向阀。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的鱼骨刺井钻进装置动力系统，其特征在于，所述液压缸（22）为双作用多级液压缸（22）。

8.鱼骨刺井钻进装置，包括空心管（41）、钻管（4）、动力系统，其特征在于，所述动力系统为权利要求1-7任意一项所述的鱼骨刺井钻进装置动力系统。

9.根据权利要求8所述的鱼骨刺井钻进装置，其特征在于，鱼骨刺井钻进装置包括钻管回收装置，钻管回收装置包括：

壳体（17），用于下入到井内，具有中空的腔体；

中心管（2），一端为用于与空心管（41）连接的空心管连接端，另一端为用于与钻管（4）连接的钻管连接端，滑动穿装在壳体（17）上，中心管（2）上设置有与腔体的内壁面密封滑动配合的活塞段（6），活塞段（6）将腔体分隔为第一密封腔体（7）和第二密封腔体（8），第一密封腔体（7）处于第二密封腔体（8）靠近空心管连接端的一侧，活塞段（6）朝向第一密封腔体（7）的端面面积小于朝向第二密封腔体（8）的端面面积；

第一进液孔（18），设置在第一密封腔体（7）的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第一密封腔体（7）；

第二进液孔（13），设置在第二密封腔体（8）的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第二密封腔体（8）。

10.根据权利要求8所述的鱼骨刺井钻进装置，其特征在于，第一密封腔体（7）靠近空心管连接端的一侧设置有环形密封腔体（11），所述环形密封腔体（11）沿所述中心管（2）的滑动方向延伸布置，所述环形密封腔体（11）沿中心管（2）滑动方向的两端均与所述中心管（2）密封配合，且所述环形密封腔体（11）由壳体（17）与所述中心管（2）围成。

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