[發(fā)明專利]可防采動損壞的地面鉆井套管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010244456.4
• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN101915063A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 孫東玲;林府進;陳金華;張軍;孫海濤;李日富;岳超平;隆清明;武文賓;孫炳興;江萬剛;晁建偉;張玉明;賈泉敏;劉洋
• 申請（專利權(quán)）人: 煤炭科學研究總院重慶研究院
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 謝殿武

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及地面鉆井施工中用于固井的套管，特別涉及一種可防止巖層移動而受到損壞的柔性地面鉆井固井套管。

背景技術(shù)

井下煤層開采過程中，其后方將形成卸壓空間，在其豎向方向依次形成冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。地面鉆井抽采采動影響區(qū)煤層瓦斯技術(shù)首先在煤層未開采之前，預先從地面向開采煤層施工鉆井，并進行固井、完井；然后通過開采煤層，使上覆煤巖受下部煤層開采影響在縱向形成“豎三帶”，形成地面鉆井抽采瓦斯的流通通道。采動過程中卸壓瓦斯的來源主要有開采層煤層卸壓瓦斯及鄰近影響層卸壓瓦斯兩類：①當煤層開采時，工作面前方煤體、兩邊煤壁及后方的落煤受采動影響解吸甲烷，這部分瓦斯能通過冒落巖層間較大空隙向地面鉆井流動；②開采影響范圍內(nèi)的煤層受采動影響而產(chǎn)生卸壓瓦斯，位于裂隙帶內(nèi)煤層存在便于煤層氣流動的的破斷裂隙，為處于該層位的鄰近層卸壓瓦斯涌入到采空區(qū)提供了流動通道，位于彎曲下沉帶內(nèi)的煤巖層形成離層張性裂隙，也為瓦斯的橫向流動提供通道。隨著地面鉆井的抽采，本煤層瓦斯及開采影響范圍內(nèi)的卸壓瓦斯在地面鉆井的抽采負壓作用下，通過多種通道進入鉆井，實現(xiàn)開采煤層和影響范圍內(nèi)煤層的卸壓瓦斯抽采。

地面鉆井抽采采動影響區(qū)瓦斯適用于煤儲層滲透性差，含氣量高的煤層，特別適合于煤層群條件下的瓦斯抽采。因此，在眾多瓦斯抽采技術(shù)中，地面鉆井抽采采動影響區(qū)卸壓瓦斯技術(shù)已成為該領域的發(fā)展方向。

通過分析煤層上覆巖體在采動前后的受力狀態(tài)，得出采空區(qū)覆巖在工作面推過前后移動方向會發(fā)生改變：當工作面推近時，向工作面方向移動，當工作面推過時，又會向工作面推進方向移動。當巖層埋藏較深時，容易產(chǎn)生殘余水平位移。在煤層開采影響下，強度差別較大的巖層交界面極易發(fā)生較大的水平錯動滑移和垂直離層位移，進而導致此區(qū)域的地面鉆井井筒被剪切破壞或拉伸破壞，巖層強度突變處即是地面鉆井井筒破壞的危險位置。在工作面推近過程中，巖層交界面處的位移呈現(xiàn)反復變化的趨勢，巖層移動過程使抽采鉆井井筒受到剪切、拉壓、扭轉(zhuǎn)等多種力的反復作用，導致鉆井套管的破壞往往不會是單一的切斷或拉斷模式，井筒結(jié)構(gòu)必須具有強大、較全面的抗破壞性能才能保證抽采鉆井的使用壽命。埋深足夠深的條件下，當工作面推過后，位移方向最終表現(xiàn)出一致性：其中，層間水平滑移方向與工作面推進方向一致，層間垂直位移方向與自重方向一致，即產(chǎn)生了沉降。

現(xiàn)有技術(shù)中，地面鉆井固井套管通常是一體式結(jié)構(gòu)，經(jīng)上述分析可知，在煤層上覆巖層頻繁發(fā)生位移的條件下，該結(jié)構(gòu)的套管將受到剪切、拉壓、扭轉(zhuǎn)等多種力的反復作用，極易受到損壞，影響瓦斯的順利抽采。

因此，需探索一種地面鉆井固井套管，使其可適應煤層上方覆巖層變化的情況，提高鉆井套管抗破壞能力，延長鉆井的使用壽命，保障瓦斯抽采的順利進行。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種可防采動損壞的地面鉆井套管，其目的是：適應煤層上方覆巖層在各種工況下發(fā)生位移的情況，提高鉆井套管抗破壞能力，降低地面鉆井破壞事故，保障瓦斯抽采的順利進行。

本發(fā)明的可防采動損壞的地面鉆井套管，包括管體、偏轉(zhuǎn)接頭和伸縮接頭，所述管體為至少兩段，相鄰管體之間通過偏轉(zhuǎn)接頭或伸縮接頭連接。

進一步，所述偏轉(zhuǎn)接頭包括一端為外球形結(jié)構(gòu)的承接管I、一端為內(nèi)半球形結(jié)構(gòu)的承接管II和一端為內(nèi)半球形結(jié)構(gòu)的壓蓋，所述壓蓋與承接管II以可拆卸的方式固定連接形成一球形腔體，承接管I的外球形結(jié)構(gòu)伸入球形腔體內(nèi)形成球鉸結(jié)構(gòu)；

進一步，所述承接管II的內(nèi)半球形結(jié)構(gòu)與承接管I的外球形結(jié)構(gòu)之間、壓蓋的內(nèi)半球形結(jié)構(gòu)與承接管I的外球形結(jié)構(gòu)之間均設置O形密封圈；

進一步，所述伸縮接頭包括外承接管和內(nèi)承接管，所述內(nèi)承接管以滑動配合的方式伸入外承接管內(nèi)，內(nèi)承接管與外承接管之間設置用于限制兩者相對滑動的鎖止機構(gòu)；

進一步，所述內(nèi)承接管伸入外承接管一端的外圓上設置周向臺階，所述伸縮接頭還包括外套于內(nèi)承接管并與外承接管以可拆卸的方式固定連接的導向套，導向套、外承接管內(nèi)壁、內(nèi)承接管外壁和臺階共同圍成密閉空間，密閉空間內(nèi)充有液壓介質(zhì)，所述內(nèi)承接管壁上設置泄壓閥形成鎖止機構(gòu)；

進一步，所述鎖止機構(gòu)為沿徑向貫穿外承接管壁和內(nèi)承接管壁的安全銷；

進一步，所述外承接管與內(nèi)承接管的滑動配合面之間設置密封圈I；

進一步，所述導向套與內(nèi)承接管的滑動配合面之間設置密封圈II和防塵圈。