空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于煤层气开采领域，具体涉及一种空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具，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导流支撑管的一种空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具
本技术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。
技术介绍
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25_ 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。
技术实现思路
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，本技术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，本技术采用以下技术方案—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。本技术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。在本技术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。所述双球窝连体主要由具相同结构上球窝盖、下球窝盖和一个两端各有一个半球 窝并相互连通的中空双半球窝中间体构成，上球窝盖、下球窝盖通过丝扣与中空双半球窝 中间体连接成双球窝连体。在双球窝连体每个内球面上、工具面平面内、垂直于中空双球连 体轴线、最大半径处和最大半径处两侧一定距离处，两两对称分布有四个小半球窝，这些半 球窝和钢珠配合起球形键作用。垂直于双球窝连体轴线、球窝最大半径处、在垂直于工具面 方向对称分布有一对弯曲定位柱形键。上球窝盖、下球窝盖外侧各有一单向弯曲定位槽，它 和弯曲定位柱形键配合作用实现单向弯曲并径向导向。所述上连接头单元是由母扣接头和半个中空双球连体构成，二者中间通过丝扣连 接，母扣接头上端通过丝扣与工作管柱连接，母扣接头下端通过丝扣与半个中空双球连体 连接。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。所述下自密封单元主要由上部的半个中空双球连体和下部的自密封体两部分组 成，半个中空双球连体通过丝扣与自密封体的上壳体连接，自密封体下壳体与上壳体通过 丝扣连接并可调中空碗状橡胶体密封松紧程度。上、下壳体内部是中空碗状橡胶体起密封 作用。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。附图说明具体实施方式如图1所示，所述一种用工作管柱4传输到垂直井扩孔2煤层I井段，通过地面工作管柱4旋转和机械加压使一组由中空双球连体12和双球窝连体13构成球形关节连接、 能够弯曲并保持成90°，使连续油管6传输的柔性高压管7所带的喷射钻头8通过后，在已扩孔2的煤层I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径向导向工具5。如图2所示，所述一组中空双球连体和双球窝连体交替链接单元10是由若干个中空双球连体12和双球窝连体13交替连接而成，上端双球窝连体13的球窝36与上连接头单元9上的半个中空双球连体30上的空心球35连接，下端双球窝连体13上的球窝36与下自密封单元11上的半个中空双球连体30上的空心球35连接。如图3所示,所述中空双球连体12主要由上半个中空双球连体30和下半个中空双球连体30组成，二者中间由母扣接箍20连接。上、下半中空球连体30孔道上端有一锥形内面倒角17。垂直于上、下半中空双球连体30轴线，空心球35最大半径处90°相位分布八个柱形孔15、19，工具面平面内的四个孔15的底部装有弹簧14，上部装有钢珠16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19 与球窝36上的柱状键24配合起单向弯曲定位作用。空心球体上3本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，通过地面旋转油管实现径向井喷射钻井的定向径向导向工具定向，通过地面加压径向井喷射钻井的定向径向导向工具弯曲并保持与油管成90°。

【技术特征摘要】
1.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，通过地面旋转油管实现径向井喷射钻井的定向径向导向工具定向，通过地面加压径向井喷射钻井的定向径向导向工具弯曲并保持与油管成90°。2.根据权利要求1所述空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具，其特征是上连接头单元是由母扣接头和半个中空球形双球连体构成，二者中间通过丝扣连接，母扣接头上端通过丝扣与工作管柱连接，母扣接头下端通过丝扣与半个中空球形双球连体连接，半个中空球形双球连体与一组中空球形双球连体和双球窝连体交替链接单元连接。3.根据权利要求1所述空心球形关节连接径向井喷射钻井定向导向工具，其特征是中空双球连体主要由上半个中空球形双球连体和下半个中空球形双球连体组成，二者中间由母扣接箍连接，上半空心球个形双球连体孔道上端有一锥形内面孔倒角，垂直于上下半中空球形双球连体轴线，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，在力矩作用下实现弯曲、变直并保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建生，吴东，
申请(专利权)人：王建生，
类型：实用新型
国别省市：