[发明专利]水平井井下定位定角钻孔开窗工具

说明书

技术领域

本发明是关于一种煤层气开采的钻孔开窗装置，尤其涉及一种水平井井下定位定角钻孔开窗工具。

背景技术

在煤层气开采领域中，通常是利用钻机钻出直井或直井及水平井后，在井筒内下入金属套管及玻璃钢套管进行固井，然后在煤层段的套管上钻孔开窗，接着下入水力喷射钻孔管串穿过套管窗口进行喷射钻孔卸压，通过降压排水致使煤层气解吸的方式开采煤层气资源。此种开采方式中的一个重要环节是在煤层段的套管上进行开窗。

目前，应用于煤层气水平井的套管开窗技术尚属于空白，研究发现该技术方面尚需解决的主要技术难题有：(1)套管开窗工具在井下不能定位，钻具启动时容易被加载的初始力压断，使用过程中钻具磨损较大；(2)开窗工具在钻孔开窗过程中如果受到较大阻力时，钻具可能受反向扭转而损坏；(3)钻具在向井下放入过程中，可能因无法定位(限位)而使钻具前端的钻头(或刀头)与携向器的前端壁面产生碰撞，甚至损坏钻头。

由上所述，在现有技术中套管开窗工具在井下不能定位，尤其针对水平井很难实现确定角度开窗，不能实现定位定角，造成在煤层气开采过程中，不能充分扩大产气面积、提高煤层气的产量，针对不同煤层，难以进行正常开采。

有鉴于此，本发明人凭借多年的相关设计和制造经验，提出一种水平井井下定位定角钻孔开窗工具，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平井井下定位定角钻孔开窗工具，能够使套管开窗实现准确定位定角，以有效提高煤层气的产量。

本发明的另一目的在于提供一种水平井井下定位定角钻孔开窗工具，使定向钻孔工具不易损坏，有效提高开窗效率。

本发明的目的是这样实现的，一种水平井井下定位定角钻孔开窗工具，该钻孔开窗工具是由一外部套筒形工具串和一穿设在该套筒形工具串内的内部钻孔工具串构成；所述套筒形工具串由上至下依序由抽油管、限位套管、连接管和携向器固定连接构成，该携向器前端设有测角装置；所述钻孔工具串由上至下依序由限位防扭转体、螺杆钻具、自动进给装置、柔性杆和刀头连接构成，一连续油管穿过限位防扭锥体并导通连接于螺杆钻具；所述限位防扭转体卡设连接于限位套管内；所述柔性杆及其前端的刀头对应于携向器侧壁的开口。

在本发明的一较佳实施方式中，所述限位套管为一上大下小的锥形套管，锥形套管内壁设有键槽；所述限位防扭转体为一与锥形套管内孔锥度相应的上大下小的锥体，该锥体的侧面设有与所述键槽对应的导向键。

在本发明的一较佳实施方式中，所述携向器侧壁的开口处设有轴承。

在本发明的一较佳实施方式中，所述自动进给装置是由套筒和滑设于套筒内的推杆构成，在套筒与推杆之间设有弹簧；推杆表面与套筒内壁之间设有导向键结构；所述套筒与螺杆钻具输出端连接，所述推杆与柔性杆输入端连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述测角装置由一盒体和固定设置在该盒体内的倾角传感器构成；该盒体由强力密封胶密封，倾角传感器输出导线通过线槽传至地面以供井上进行监测。

由上所述，在本发明的水平井井下定位定角钻孔开窗工具中，由于携向器前端设置了测角装置，在地面即可准确测定开窗位置的倾角，因此，能够使水平井井下开窗实现准确定位定角，提高了开窗效率，对开窗后的煤层的处理更加合理，有效地提高了煤层气的产量。再者，本发明的外部套筒形工具串上设有限位套管，内部钻孔工具串设有限位防扭转体，所述限位防扭转体卡设连接于限位套管内构成了限位防扭转装置，一方面能够防止注入内部钻孔工具串时，钻具前端的钻头与携向器的前端壁面发生碰撞而损坏，另一方面能够避免钻孔开窗过程中钻具受到较大阻力时可能受反向扭转而损坏。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1：为本发明水平井井下定位定角钻孔开窗工具的结构示意图。

图2：为本发明中外部套筒形工具串的结构示意图。

图3：为本发明中内部钻孔工具串的结构示意图。

图4：为使用本发明水平井井下定位定角钻孔开窗工具进行井下开窗的工艺流程示意图。

图5：为本发明中自动进给装置的结构示意图。

图6：为本发明中携向器的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。