[实用新型]空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于煤层气开采领域，具体涉及一种喷射钻进径向水平井的井下定向和径向导向工具，该工具由油管传输到垂直井煤层扩孔井段，通过地面工作管柱(油管)旋转定向，通过地面机械加压使一组由中空双球连体和双球窝连体构成球形关节，能够弯曲并保持与油管成90°，使连续油管传输的柔性高压管所带的喷射钻头通过后，在已扩孔的煤层段实现径向导向喷射钻进水平孔，并能通过该工具下入高强度的PE导流支撑管的一种定向径向导向工具。 

背景技术

在常规油气和煤层气勘探开发领域，目前主要采用钻头旋转方式钻进垂直井和水平井来开发油气田和煤层气田，少数井采用水力喷射钻进径向孔来试验性开采油气和煤层气。水力喷射钻进径向孔是在套管井内用工作管柱下入径向定向导向工具，用直径为25mm的连续油管，通过工作管柱和径向定向导向工具，下入带有喷嘴的直径为25mm柔性高压管，通过地面泵入高压水流实现喷射钻进径向孔。该工具通过地面旋转工作管柱来实现工具面定向，其内部有一连续弯曲的弧形管道，它能使带喷嘴的柔性高压管通过后弯曲变成与工作管柱成90°夹角，实现水平导向喷射钻进径向孔。该工具定向操作简单，弯曲导向结构设计精巧，能够在套管井内极有限的空间里实现90°径向导向，能够高效益开采常规油气和煤层气。但是，该工具在套管井内极有限的空间里实现喷射作业高压管弯曲90°并顺利通过，其结构复杂，同时限制了较大管径的作业管通过，这就造成作业管柱(25mm)直径较小，施工压力过大，喷射排量过小，地层岩屑不能及时返排到地面，导致污染堵塞地层。由于工具内径较小，导致径向孔直径较小，不能在径向孔内下入导流支撑管，地层垮塌容易堵塞径向孔。尤其是渗透性较差、易垮塌的煤层，污染堵塞更为严重。 

实用新型内容：

为了克服定向导向工具结构复杂，高压喷射作业管(25mm)直径较小，施工压力过大，喷射排量过小，地层岩屑不能及时返排到地面，容易导致污染储层等缺点，也为了克服定向导向工具内径较小，所喷射的径向孔直径较小，不能在径向孔内下入导流支撑管等缺点，本实用新型提供了一种用于煤 层气开采领域，一种喷射钻进径向水平井的井下定向和径向导向工具，该工具由油管传输到垂直井煤层扩孔井段，通过地面工作管柱(油管)旋转定向，通过地面机械加压使一组由中空双球连体和双球窝连体构成球形关节弯曲并保持成90°，使连续油管传输的柔性高压管所带的喷射钻头通过后，在已扩孔的煤层段实现径向导向喷射钻进水平孔，并能通过该工具下入高强度的PE导流支撑管的一种定向径向导向工具。 

为了实现上述之目的，本实用新型采用以下技术方案： 

一种以空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具，其特征是由上连接头单元、一组中空双球连体和双球窝连体交替链接单元和下自密封单元组成。上连接头单元上端通过丝扣与工作管柱连接，下端通过半个中空双球连体与一组中空双球连体和双球窝连体交替链接单元连接。下自密封单元上端通过半个中空双球连体与一组中空双球连体和双球窝连体交替链接单元连接。 

本实用新型是用工作管柱传输到垂直井扩孔煤层井段，通过地面旋转工作管柱实现定向和通过工作管柱机械加压使工具单向弯曲，进而实现径向井水平导向喷射钻进。 

在本实用新型的具体实施例中： 

所述一种用工作管柱传输到垂直井扩孔煤层井段，通过地面工作管柱旋转和机械加压使一组由中空双球连体和双球窝连体构成球形关节连接、能够弯曲并保持成90°，使连续油管传输的柔性高压管所带的喷射钻头通过后，在已扩孔的煤层段实现定向和径向导向，高压喷射钻进水平孔，并能通过该工具下入高强度的PE导流支撑管的一种定向导向工具。 

所述一组中空双球连体和双球窝连体交替链接单元是由若干个中空双球连体和双球窝连体交替连接而成，上端双球窝连体上的球窝与上连接头单元上的半个中空双球连体上的空心球连接，下端双球窝连体的球窝与下自密封单元上的半个中空双球连体上的空心球连接。 

所述中空双球连体主要由上半个中空双球连体和下半个中空双球连体组成，二者中间由母扣接箍连接。上半空心球个形哑铃体孔道上端有一锥形内面孔倒角。垂直于上下半中空双球连体轴线，空心球最大半径处90°相位 分布八个柱形孔，工具面平面内的四个孔的底部装有弹簧，上部装有钢珠用作球形键，在一定力矩作用下实现弯曲、变直并保持其状态。垂直于工具面方向的四个孔与球窝上的柱状键配合起单向弯曲定位作用。空心球体上、四个柱形孔两侧一定距离处各有一矩形环形凹槽用来安装“O”型橡胶密封圈起密封作用。