[实用新型]一种零半径径向钻井开采煤层气的装置

说明书

技术领域：本实用新型涉及一种用于提高煤层气采收率的高压水射流径向钻井装置。 

背景技术：零半径径向钻井技术是在常规水平井的基础上发展起来的。零半径径向钻井是指曲率半径小于井下工具的直径，即可通过井下工具在井筒内完成由垂直向水平方向的转向，同时利用射流喷嘴进行径向水平钻井的新技术。 

煤层气是在煤矿层及其邻近岩层中与煤伴生的以分子吸附状态赋存于煤基质表面上的一种可燃气体，其主要成分(常占90％以上)是甲烷(CH₄)，俗称“瓦斯”。俗称瓦斯的煤层气是造成煤矿瓦斯爆炸、煤岩体突出的灾害性气体和引起全球气候变暖的强烈温室性气体，同时它也是一种洁净的新能源。 

我国地质构造条件复杂，煤矿中含瓦斯比例高，其中高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占46％以上。随着矿井不断向深部延伸采和开采规模的加大，瓦斯灾害更加严重，显然，瓦斯已成为威胁我国煤炭安全高效生产的关键因素。在煤矿生产中，一般采取先抽气后采煤的方法，即采煤前利用尽可能短的时间快速有效地降低煤层和围岩中瓦斯含量，使原本高瓦斯的矿井转变为低瓦斯的矿井，建立本质安全型煤矿，防治瓦斯灾害，保障煤炭安全高效生产。 

由于我国瓦斯煤层的低压、低渗、低吸附气饱和度的特性，地面钻井抽采和煤矿井下原始煤体瓦斯抽放都比较困难，为了提高瓦斯的抽放效果，必须促进煤层裂隙发育，以增加煤(岩)层的透气性。在煤矿井下瓦斯钻孔抽采治理中，根据钻孔的布置方式，常见方法主要有：高位钻孔抽采、本煤层(顺层)钻孔抽采以及穿层钻孔抽采等。其中沿煤层钻孔，由于没有无效进尺，钻孔进尺少，成孔速度快，抽采效果好，所以如果施工条件允许时被作为首选预抽瓦斯钻孔的施工方法。目前，水平井抽采井下煤层气，主要采用负压抽取煤层气，煤层气的采收率较低，同时由于径向水平孔眼的钻进深度有限，抽采的范围也受到一定的影响，容易在采区的中部形成煤层气开采空白带，浪费了大量煤层气资源，同时也为后期采煤留下了施工隐患。 

发明内容：本实用新型要解决的技术问题是提供一种零半径径向钻井开采煤层气的装置。 

本实用新型发明的目的是根据井下采煤之前预抽放煤层气的需要，在井下高抽巷内通过垂直井在煤层段形成一组辐射状的水平钻孔，从而有效降低煤层气孔隙的压力，疏通渗流通道，增大渗透率，同时通过在煤层中钻长孔，可以增大煤层气的接触面积，提高煤层气的开采量。 

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种零半径径向钻井开采煤层气的装置，主要由储液罐、过滤器、高压泵组、液压驱动滚筒、高压喷射软管、软管导向管、井下偏心导鞋、射流喷嘴、螺杆泵及螺杆泵驱动装置组成。储液罐、过滤器与高压泵组直接串接在一起，液压驱动滚筒与高压泵组之间通过带高压旋转接头的高压管连接，高压喷射软管缠绕在液压驱动滚筒上，可以通过控制液压驱动滚筒的线速度来实现高压喷射软管在喷射过程中的自动送 进，螺杆泵接在井下偏心导鞋下部，由螺杆泵驱动装置驱动螺杆泵工作，以满足在喷射过程中及时将井下射流切割产生的煤渣、施工液及煤层所含水抽排出井口，井下偏心导鞋上端与油管连接，油管上端连接螺杆泵驱动装置，同时软管导向管下部通过螺纹与井下偏心导鞋连接，连接有射流喷嘴的高压喷射软管通过套管头侧翼口进入软管导向管，从而进入井下偏心导鞋的偏心通道内，井下偏心导鞋内的偏心通道提供高压喷射软管从垂直转向水平。由高压泵组提供动力源，高压喷射软管作为载体，利用高压水射流技术，通过射流喷嘴形成的高压水射流冲蚀煤层钻孔，在射流喷嘴的自牵引力作用下，可以实现高压喷射软管的自动送进，从而在煤层中喷射形成一个具有一定直径，且达到一定长度的水平孔眼，实现提高煤层气开采率的目的，同时利用螺杆泵的抽排功能，可以及时将井下射流切割产生的煤渣、施工液及煤层所含水抽排出井口，保持井筒内液面始终处于目标煤层以下，以减少井筒内液柱压力对煤层结构的影响。 

本实用新型的改进在于：通过结合我国瓦斯煤层的特性，解决了井下径向水平钻井工艺与喷射过程中抽排井下残留煤渣、施工液及煤层所含水工艺同时施工的难题。 

附图说明：

图1为本实用新型的径向钻井系统结构示意图； 

其中1为储液罐，2为过滤器，3为高压泵组，4为液压驱动滚筒，5为高压喷射软管，6为软管导向管，7为井下偏心导鞋，8为射流喷嘴，9为螺杆泵，10为螺杆泵驱动装置； 

图2为图1的井下偏心导鞋； 

图3为图2的A-A向剖面图。