[發明專利]水力噴射鉆進小半徑徑向回轉裝置及方法

有效

• 申請號: 201911035794.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110630182B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 曹垚林;郭懷廣;仇海生;張開加;張洪禎;倪興;呂曉波
• 申請（專利權）人: 煤科集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B7/04;E21F7/00
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 王建男

本發明屬于煤礦瓦斯災害防治技術領域，水力噴射鉆進小半徑徑向回轉裝置，其中鉸鏈結構的軸向方向內部中空，且鉸鏈結構為單向彎曲鉸鏈，鉸鏈結構后端通過活動彎關節連接在內層鉆管的前端，且活動彎關節的彎曲方向與鉸鏈結構回轉方向在同一平面內，所述鉸鏈結構以及內層鉆管內置于外層鉆管內，鉸鏈結構的前端與外層鉆管沿垂直于鉸鏈結構彎曲方向鉸接，所述第一鉆管夾持器固定外層鉆管并提供持續向前推力，所述第二鉆管夾持器夾持內層鉆管并提供持續向前推力，帶動鉸鏈結構產生徑向回轉。本裝置主要用于井下煤層水力噴射水平鉆進過程中徑向回轉，具備小尺寸鉆孔轉向、操作簡單、易于控制等優點。

技術領域

本發明屬于煤礦瓦斯災害防治技術領域，具體涉及煤層中使用水力噴射鉆進的小半徑徑向回轉裝置及方法。

背景技術

煤礦瓦斯（煤層氣是重要的非常規天然氣資源之一，在煤礦井下開展高瓦斯煤層的煤層氣抽采時，未卸壓煤層的煤層氣抽采能否取得較好的效果主要取決于煤層的滲透性。但我國大部分礦區的煤層屬于高瓦斯低滲煤層，煤質松軟且滲透性差，滲透率僅為10^-4~10^-3mD，由于煤層的滲透性直接決定了煤礦瓦斯(煤層氣)抽采及利用的效率，解決低滲煤層的煤層氣難抽問題已成為確保煤礦安全生產，提高煤層氣產量和利用率的關鍵環節。研發提高低滲煤層的滲透性、煤層氣增產的技術與裝備，已成為一項艱難而迫切的任務，所以難抽煤層井下增透關鍵技術及裝備研發已成為亟待開展的重要任務。

徑向水力噴射水平鉆進技術是煤層增透及井下瓦斯防治的有效技術手段。徑向水力噴射水平鉆進技術早期主要應用于石油系統，而煤礦井下抽采鉆孔與石油鉆井存在較大差異性，煤礦井下鉆孔尺寸遠小于石油鉆井，目前急需一種工藝及裝置，解決小尺寸鉆孔的水射流水平轉向問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明所解決現有技術中存在的技術問題是針對目前煤礦抽采鉆孔尺寸小，水平轉向難度大等問題，提供了一種水力噴射鉆進小半徑徑向回轉裝置及方法，主要用于井下煤層水力噴射增透過程中徑向回轉，具備小尺寸鉆孔轉向、操作簡單、易于控制等優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

在第一個技術方案中，水力噴射鉆進小半徑徑向回轉裝置，包括外層鉆管、內層鉆管、活動彎關節、鉸鏈結構、第一鉆管夾持器和第二鉆管夾持器，其中鉸鏈結構的軸向方向內部中空，且鉸鏈結構為單向彎曲鉸鏈，鉸鏈結構后端通過活動彎關節連接在內層鉆管的前端，且活動彎關節的彎曲方向與鉸鏈結構回轉方向在同一平面內且方向相反，所述鉸鏈結構以及內層鉆管內置于外層鉆管內，鉸鏈結構的前端與外層鉆管沿垂直于鉸鏈結構彎曲方向鉸接，所述第一鉆管夾持器固定外層鉆管并提供持續向前推力，所述第二鉆管夾持器夾持內層鉆管并提供持續向前推力，帶動鉸鏈結構產生徑向回轉。

在第一個技術方案中，作為優選的，所述外層鉆管對應鉸鏈結構的位置第一鏤空處，該第一鏤空處位于鉸鏈結構的彎曲方向，使得鉸鏈結構彎曲后部分段沿第一鏤空處置于外層鉆管外部。

在第一個技術方案中，作為優選的，所述外層鉆管對應鉸鏈結構的位置具有第二鏤空處。

在第一個技術方案中，作為優選的，所述水力噴射鉆進小半徑徑向回轉裝置還包括連接管，所述鉸鏈結構的后部鉸接在連接管的前部，所述連接管的后部連接在活動彎關節上。

在第一個技術方案中，作為優選的，所述鉸接結構包括若干個活動頁片，所述活動頁片為梯形結構，活動頁片下底依次相鄰布置且活動頁面主體同向布置，相鄰兩個活動頁片通過鉸鏈接軸可轉動連接，且在鉸鏈結構在極限彎曲狀態時，相鄰兩個活動頁片的側邊可抵接并形成定位。

在第一個技術方案中，作為優選的，所述活動頁片的內部中空處設有活動滾輪。

在第一個技術方案中，作為優選的，所述活動彎關節內絲尺寸與內層鉆管外絲尺寸匹配。