[发明专利]一种水力造斜定向钻进装置与方法

说明书

本发明公开了一种水力造斜定向钻进装置，该装置包括水力造斜定向钻具、弹性钻杆、推送组件及高压注水泵；所述弹性钻杆与水力造斜定向钻具螺纹连接，所述水力造斜定向钻具包括水射流喷头及造斜辅助组件；所述推送组件与弹性钻杆相连接，所述推送组件为杆式推送组件或液压式推送组件；推送组件另外通过高压胶管与所述高压注水泵连接，高压注水泵向水力造斜定向钻具注水。本发明同时还提供了上述水力造斜定向钻进装置的钻进方法。本发明主要用于井下煤层水力造斜定向钻进，相较于径向回转水力喷射钻进技术，具备回转半径大、推进阻力小、工艺简单、成本低的优点。相较于水平井定向钻进技术，具有回转半径小，工艺简单，成本低的优点。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯灾害防治技术领域，特别涉及一种水力造斜定向钻进装置与方法。

背景技术

本发明属于煤矿瓦斯灾害防治技术领域，具体涉及煤层中使用水力喷射钻进小半径的径向回转装置及方法。

煤层气是重要的非常规天然气资源之一，在煤矿井下开展高瓦斯煤层的煤层气抽采时，未卸压煤层的煤层气抽采能否取得较好的效果主要取决于煤层的渗透性。但我国大部分矿区的煤层属于高瓦斯低渗煤层，煤质松软且渗透性差，渗透率仅为10^-4～10^-3mD，由于煤层的渗透性直接决定了煤矿瓦斯抽采及利用的效率，解决低渗煤层的煤层气难抽问题已成为确保煤矿安全生产，提高煤层气产量和利用率的关键环节。研发提高低渗煤层的渗透性、煤层气增产的技术与装备，已成为一项艰难而迫切的任务，所以难抽煤层井下增透关键技术及装备研发已成为亟待开展的重要任务。

目前煤层增透多采用密集钻孔方式，单独采用钻孔增透，特别对于穿层钻孔，存在煤体暴露面积少的问题，采用增透技术沿钻孔径向形成多分支径向孔的方式，可显著增大单孔煤体暴露面积。采用径向水力喷射水平钻进技术，煤矿井下钻孔尺寸小，存在回转半径小，推送阻力大，工艺技术复杂等问题，除此之外，由于回转半径限制，水射流喷头与弹性钻杆选型尺寸往往较小，水力钻进与弹性钻杆推送性能较差；采用定向钻进技术，存在回转半径大，施工成本高等问题，不适于单孔多分支小区域钻进增透。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水力造斜定向钻进装置与方法。本发明主要用于井下煤层水力造斜定向钻进，相较于径向回转水力喷射钻进技术，具备回转半径大、推进阻力小、工艺简单、成本低的优点。相较于水平井定向钻进技术，具有回转半径小，工艺简单，成本低的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水力造斜定向钻进装置，该装置包括水力造斜定向钻具、弹性钻杆、推送组件及高压注水泵；所述弹性钻杆与水力造斜定向钻具螺纹连接，所述水力造斜定向钻具包括水射流喷头及造斜辅助组件；

所述推送组件与弹性钻杆相连接，所述推送组件为杆式推送组件或液压式推送组件；推送组件另外通过高压胶管与所述高压注水泵连接，高压注水泵向水力造斜定向钻具注水。

进一步地，所述水射流喷头包括第一水射流喷头本体，所述第一水射流喷头本体底部至头部呈倾斜结构；

所述造斜辅助组件包括定向导向体，在所述定向导向体内部从上到下依次设有定向连接段、第一导水段和第一弹性钻杆连接段；所述定向导向体通过所述定向连接段与所述第一水射流喷头本体螺纹连接，通过第一弹性钻杆连接段与所述弹性钻杆螺纹连接，所述第一水射流喷头本体通过定向导向体与弹性钻杆导通；

所述定向连接段的中心线与第一弹性钻杆连接段中心线存在偏角δ，所述第一水射流喷头本体中心线与定向连接段的中心线重合；

所述推送组件为杆式推送组件，包括密封推送杆和钻机，所述密封推送杆与多根相连的弹性钻杆螺纹连接，高压密封推送杆通过钻机夹持控制，高压密封推送杆通过高压胶管与高压注水泵连接。