專利名稱：一種近水平孔鉆進水力糾偏方法及糾偏鉆具的制作方法
技術領域：
本發明涉及煤層氣近水平孔鉆進、非開挖地下管線建設等領域，特別涉及到一種近水平孔鉆進水力糾偏方法及糾偏鉆具。
背景技術：
煤炭是我國的主體能源，而煤層氣更是優質的環保能源，因此，利用先進的鉆采技術來提升煤層氣開采的產量和改變煤炭開采的安全狀況的作用越來越重要。利用近水平孔以及水平分支孔鉆進以探明煤田具體儲量、排放瓦斯以及開發煤層氣是目前廣泛采用的技術。但是在煤層中鉆進幾百米甚至上千米的水平鉆孔發生鉆孔偏斜是必然的，但如果鉆孔偏差過大就會嚴重影響抽放煤層氣的效果，甚至威脅人生安全。為了及時控制鉆進方向，簡單方便的鉆進糾偏技術及鉆具就成為保證近水平長鉆孔技術中的關鍵技術。目前的糾偏技術或存在一些不易克服的問題或者是結構復雜、價格昂貴，而不適于在煤層氣近水平孔鉆進中使用。因而要求研究出提高煤層氣近水平孔鉆進水平來保證煤層氣抽采的的經濟實惠的專用糾偏技術則成為當務之急。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是為克服現有的近水平孔鉆進中的糾偏工具不易控制、價格昂貴或者不適于煤層鉆進深度的缺點，提供一種節約能源、經濟實惠的水力糾偏方法，以及結構簡單、使用方便的糾偏鉆具。
本發明解決其技術問題采用以下的技術方案本發明提供的近水平孔鉆進水力糾偏方法是利用水力在鉆孔偏斜反方向形成高速射流，對巖石進行定向局部破壞，使該方向上的巖石相對變“軟”；繼續鉆進時，鉆孔將向該方向鉆進，即沿鉆孔偏斜的反方向鉆進。
本發明提供的近水平孔鉆進水力糾偏方法使用的糾偏鉆具，其結構設有外殼，其左端是與之連為一體的鉆桿接頭，其右部為敞口的內腔，該內腔的端部與噴射頭呈螺紋相連；設有糾偏裝置，位于所述的內腔中，且靠鉆井正常用泵通過鉆桿提供的水力驅動。
本發明與現有技術相比，其主要的效果是利用本方法進行近水平孔進行糾偏，將充分利用鉆孔用泵的工作能力，提高工作效率；提供的鉆具具有成本低廉，使用方法簡單，能夠極大地降低鉆孔成本等優點。
圖1是本發明糾偏鉆具的結構示意圖。
圖2是圖1中控向塊3的自鎖裝置7的結構放大圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步說明，但不限定本發明。
本發明提供的近水平孔鉆進水力糾偏方法是利用水力在鉆孔偏斜反方向形成高速射流，對巖石進行定向局部破壞，使該方向上的巖石相對變“軟”；繼續鉆進時，鉆孔將向該方向鉆進，即沿鉆孔偏斜的反方向鉆進。
本發明提供的近水平孔鉆進水力糾偏方法具體是采用包括以下步驟的方法a.根據測斜結果，將安裝好控向塊3的糾偏鉆具送入鉆孔底部；b.在鉆孔口安裝三通，并連接壓力表對水壓進行實時監測；c.開泵并慢慢關閉三通以控制壓力逐步升高，待壓力升高到足以使控向塊3與噴射頭4完全貼緊后暫停升壓；d.繼續增加壓力，使橢球10克服彈簧8的作用力完全移出孔道12，在糾偏鉆具內形成水射流通道，此時鉆井液通過糾偏鉆具進行高速射流定向破碎巖石；e.退出糾偏鉆具繼續正常鉆進并測斜，如滿足糾偏要求后繼續正常鉆進；如不滿足糾偏要求則按上述糾偏過程繼續定向射流糾偏，直至滿足糾偏要求為止。
本發明提供的用于近水平孔鉆進水力糾偏方法使用的糾偏鉆具，其結構如圖1所示設有外殼1，其左端是與之連為一體的鉆桿接頭11，其右部為敞口的內腔9，該內腔的端部與噴射頭4呈螺紋相連；設有糾偏裝置，位于所述的內腔9中，且靠鉆井正常用泵(如泥漿泵)通過鉆桿提供的水力驅動。
上述的的糾偏裝置的結構如圖1和圖2所示設有依次排列的橢球10、彈簧8、推塊2、控向塊3和控向塊的自鎖裝置7，其中橢球10在外殼1左部中心的通孔中滑動，且其左端頭伸入鉆桿接頭11的孔道12后被其膨脹球體止住，其右端頭與彈簧8左端頭相連；彈簧8右端頭與推塊2的中部相連；控向塊3的右端中部設有導向桿，其桿體在噴射頭的導向孔4-1中滑動；自鎖裝置7裝在噴射頭4上，由自鎖銷7-1和與之相連的自鎖彈簧7-2組成，自鎖銷與控向塊的右端定位環槽3-3接觸相連；噴射頭的斜向布置的噴射孔5，與控向塊的斜向孔3-1、空腔3-2和推塊的通孔2-1及外殼的內腔9貫通，它們構成水射流通道。
上述的推塊2的左側中部設有與之連為一體的凸柱2-2，該凸柱設有容納彈簧8簧體的內孔。
上述的控向塊3的斜向孔3-1可以有1～2個，或者依據實際需要而定。該斜向孔為進行利用重力自動定向的方向控制單元。
上述的噴射頭4的噴射孔5為錐形孔，其進、出水口直徑分別為2～4、5～8mm，其軸線與水平方向的夾角α為10～15度，所述技術參數也可以根據實際需要而定。在噴射頭4的右端設有與之相連的扶正塊6，其作用是保證糾偏鉆具保持在鉆孔中央。
本發明噴射頭4噴射的水力可由正常鉆進用泵提供，而不需要增壓泵。
下面結合附圖敘述本發明糾偏鉆具的工作過程啟動泥漿泵，利用鉆井液的水力推動橢球10在外殼1的孔道12內向右移動，在彈簧8的反作用下推動推塊2向右運動，推塊2使控向塊3向右運動。控向塊3的定位環槽3-3與自鎖裝置7的自鎖銷7-1結合，并在自鎖彈簧7-2的作用下自動壓緊，促使控向塊3與噴射頭4緊密貼緊，其斜向孔3-1與噴射頭上的1～2個噴射孔5貫通，形成水射流通道。繼續增大壓力，推動橢球10繼續向右移動，使外殼1的滑道12與其內腔9連通，水流可進入內腔9。此時，孔道12、內腔9、通孔2-1、空腔3-2、斜向孔3-1、噴射孔5全部導通，形成與外接鉆桿連通的水射流通道，并由噴射孔5進行定向射流。糾偏結束后，擰開噴射頭4與外殼1之間的連接螺紋，使控向塊3與噴射頭4和其它零部件分離，然后擰開調節螺釘7-3，釋放自鎖彈簧7-2與自鎖銷7-1的壓力，使控向塊3與噴射頭4分離后可根據需要更換控向塊3或者使其復位。
權利要求
1.一種近水平孔鉆進水力糾偏方法，其特征是利用水力在鉆孔偏斜反方向形成高速射流，對巖石進行定向局部破壞，使該方向上的巖石相對變“軟”；繼續鉆進時，鉆孔將向該方向鉆進，即沿鉆孔偏斜的反方向鉆進。
2.如權利要求1所述的近水平孔鉆進水力糾偏方法，其特征是采用包括以下步驟的方法a.根據測斜結果，將安裝好控向塊(3)的糾偏鉆具送入鉆孔底部；b.在鉆孔口安裝三通，并連接壓力表對水壓進行實時監測；c.開泵并慢慢關閉三通以控制壓力逐步升高，待壓力升高到足以使控向塊(3)與噴射頭(4)完全貼緊后暫停升壓；d.繼續增加壓力，使橢球(10)克服彈簧(8)的作用力完全移出孔道(12)，在糾偏鉆具內形成水射流通道，此時鉆井液通過糾偏鉆具進行高速射流定向破碎巖石；e.退出糾偏鉆具繼續正常鉆進并測斜，如滿足糾偏要求后繼續正常鉆進；如不滿足糾偏要求則按上述糾偏過程繼續定向射流糾偏，直至滿足糾偏要求為止。
3.一種近水平孔鉆進水力糾偏方法使用的糾偏鉆具，其特征在于設有外殼(1)，其左端是與之連為一體的鉆桿接頭(11)，其右部為敞口的內腔(9)，該內腔的端部與噴射頭(4)呈螺紋相連；設有糾偏裝置，位于所述的內腔(9)中，且靠鉆井正常用泵通過鉆桿提供的水力驅動。
4.如權利要求3所述的糾偏鉆具，其特征在于所述的糾偏裝置設有依次排列的橢球(10)、彈簧(8)、推塊(2)、控向塊(3)和控向塊的自鎖裝置(7)，其中橢球(10)在外殼(1)左部中心的通孔中滑動，且其左端頭伸入鉆桿接頭(11)的孔道(12)后被其膨脹球體止住，其右端頭與彈簧(8)左端頭相連；彈簧(8)右端頭與推塊(2)的中部相連；控向塊(3)的右端中部設有導向桿，其桿體在噴射頭的導向孔(4-1)中滑動；自鎖裝置(7)裝在噴射頭(4)上，由自鎖銷(7-1)和與之相連的自鎖彈簧(7-2)組成，自鎖銷(7-1)與控向塊(3)的右端定位環槽(3-3)接觸相連；噴射頭(4)的斜向布置的噴射孔(5)，與控向塊(3)的斜向孔(3-1)、空腔(3-2)和推塊(2)的通孔(2-1)及外殼(1)的內腔(9)貫通，它們構成水射流通道。
5.如權利要求4所述的糾偏鉆具，其特征在于推塊(2)的左側中部設有與之連為一體的凸柱(2-2)，該凸柱設有容納彈簧(8)簧體的內孔。
6.如權利要求4所述的糾偏鉆具，其特征在于控向塊(3)的斜向孔(3-1)有1～2個。
7.如權利要求4所述的糾偏鉆具，其特征在于噴射頭(4)的噴射孔(5)為錐形孔，其進、出水口直徑分別為2～4、5～8mm，其軸線與水平方向的夾角為10～15度。
全文摘要
本發明公開了一種近水平孔鉆進水力糾偏方法及糾偏鉆具。所述方法是利用水力在鉆孔偏斜反方向形成高速射流，對巖石進行定向局部破壞，使該方向上的巖石相對變“軟”；繼續鉆進時，鉆孔將向該方向鉆進，即沿鉆孔偏斜的反方向鉆進。所述糾偏鉆具的結構是設有外殼(1)，其左端是與之連為一體的鉆桿接頭(11)，其右部為敞口的內腔(9)，該內腔的端部與噴射頭(4)呈螺紋相連；設有糾偏裝置，位于所述的內腔(9)中，且靠鉆井正常用泵通過鉆桿提供的水力驅動。利用本方法進行近水平孔進行糾偏，將充分利用鉆孔用泵的工作能力，提高工作效率；提供的鉆具具有成本低廉，使用方法簡單，能夠極大地降低鉆孔成本等優點。
文檔編號E21B7/04GK101050689SQ20071005219
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日
發明者文國軍, 烏效鳴 申請人:中國地質大學(武漢)