用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置及其工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤層氣開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置及其工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣井(層)采用分支井及煤層內(nèi)鉆孔技術(shù)是增大煤層解析體積、增加有效滲流面積、提高導(dǎo)流能力的有效手段。目前用于煤層氣井分支井鉆進(jìn)和煤層鉆孔的工藝均為鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)或螺桿鉆鉆進(jìn)工藝，多采用斜向器等工具使側(cè)孔噴射鉆孔，并需要配備較多的地面專用設(shè)備和工具，存在設(shè)備動(dòng)用量大，作業(yè)工藝復(fù)雜，成本高等局限性。
[0003]目前用于煤層氣井分支井鉆進(jìn)工藝技術(shù)很多。已公開專利CN201020224036.5公開了一種零半徑徑向鉆井開采煤層氣的裝置，該裝置利用高壓噴射軟管和井下偏心導(dǎo)鞋等工具，高壓噴射軟管帶射流噴嘴通過套管頭側(cè)翼口進(jìn)入軟管導(dǎo)向管，再進(jìn)入井下偏心導(dǎo)鞋的偏心通道內(nèi)，井下偏心導(dǎo)鞋內(nèi)的偏心通道提供高壓噴射軟管從垂直轉(zhuǎn)向水平，利用射流噴嘴進(jìn)行徑向水平方向鉆井鉆進(jìn);然而該工藝方法即具有如前所述局限性。此外，已公開專利CN 2011101234783和已授權(quán)專利0吧00910220786.7分別公開了一種超短半徑徑向高壓水射流復(fù)式鉆井、完井工具及其工藝和一種超短半徑徑向鉆井工具系統(tǒng)，該兩項(xiàng)專利的技術(shù)方案均是由地面栗輸送具有一定壓力的液體，經(jīng)過軟管至井下，軟管經(jīng)過斜向器轉(zhuǎn)向后，在地層中利用噴射鉆頭的高壓噴射，進(jìn)行非旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)鉆進(jìn);然而，在鉆進(jìn)過程中，軟管在內(nèi)部液體高壓的作用下剛性很強(qiáng)，并且轉(zhuǎn)向器是居中式結(jié)構(gòu)，軟管與轉(zhuǎn)向器之間產(chǎn)生的摩阻較大，鉆進(jìn)裝置只具備非旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)鉆進(jìn)功能，所以其通過轉(zhuǎn)向器時(shí)存在無法克服摩阻，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離滑動(dòng)鉆進(jìn)的困難;同時(shí)，高壓噴射滑動(dòng)鉆進(jìn)需要地面栗提供較高的液壓力，因此對(duì)地面栗以及管匯的耐壓能力要求很高，限制了該技術(shù)的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種直接在煤層氣裸眼段或水平段井眼水力噴射鉆孔，實(shí)現(xiàn)增大煤層解析體積、增加有效滲流面積、提高導(dǎo)流能力的用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供了一種使用上述水力噴射鉆孔裝置進(jìn)而采用高壓射流束在煤層的不同方向及不同深度噴射，鉆出多個(gè)小直徑井眼，適合于煤層氣井(層)長(zhǎng)縫長(zhǎng)洞鉆進(jìn)及能夠多層位、同層位多井眼鉆進(jìn)，以增加井眼在煤層氣藏中的長(zhǎng)度、擴(kuò)大波及面積、提高煤層氣產(chǎn)量。
[0006]為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置，包括地面連續(xù)油管裝置和水力噴射鉆孔工具總成;其中:
[0008]地面連續(xù)油管裝置包括連續(xù)油管裝置、防噴管、井口控制裝置和輔助裝置;輔助裝置包括儲(chǔ)液罐、高壓栗和煤肩處理系統(tǒng);儲(chǔ)液罐通過高壓栗與連續(xù)油管裝置內(nèi)的油管連通；該地面連續(xù)油管裝置功能是向目的井段提供輸送井下噴射鉆孔工具，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)通道和進(jìn)行井口出液控制、壓力控制。
[0009]水力噴射鉆孔工具總成包括自上而下依次連接的連續(xù)油管連接器、安全釋放裝置、單流閥、轉(zhuǎn)向器和水力噴射頭;連續(xù)油管連接器連接在連續(xù)油管裝置底端;轉(zhuǎn)向器為液壓式流量控制轉(zhuǎn)向器，通過向連續(xù)油管內(nèi)打壓使轉(zhuǎn)向器本體在液壓壓力推動(dòng)下彎曲至一定角度實(shí)現(xiàn)水力噴射頭向井筒側(cè)壁噴射鉆孔;該水力噴射鉆孔工具總成的功能是對(duì)煤層氣井沿煤層(段)一定方向鉆孔，形成一小直徑長(zhǎng)井筒，達(dá)到擴(kuò)大流經(jīng)面積、增大產(chǎn)量等目的。
[0010]具體地，轉(zhuǎn)向器包括轉(zhuǎn)向器本體和設(shè)置在轉(zhuǎn)向器本體下方的轉(zhuǎn)向接頭，轉(zhuǎn)向器本體和轉(zhuǎn)向接頭之間通過彎折機(jī)構(gòu)連接，在轉(zhuǎn)向器本體內(nèi)自上而下設(shè)置有錐度節(jié)流嘴、第一墊片、彈簧、第二墊片和推桿;第一墊片和第二墊片中心設(shè)有通孔，且第一墊片和第二墊片分別壓配并固定在彈簧頂端和底端，推桿一端固定在第二墊片底面上、另一端斜向延伸并固定在轉(zhuǎn)向接頭底端對(duì)側(cè)內(nèi)壁上，當(dāng)通過錐度節(jié)流嘴進(jìn)入轉(zhuǎn)向器內(nèi)的液壓達(dá)到一定壓力時(shí)，推動(dòng)錐度節(jié)流嘴下方的第一墊片壓縮彈簧并推動(dòng)推桿以使轉(zhuǎn)向接頭底部受力彎曲成一定角度。
[0011]一種使用上述用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置實(shí)現(xiàn)水力噴射鉆孔的工藝方法，其包括如下步驟:
[0012]S1、井筒前期作業(yè)準(zhǔn)備；
[0013]S2、在井口安裝地面連續(xù)油管裝置并試壓至合格，將水力噴射鉆孔工具總成安裝在連續(xù)油管裝置中連續(xù)油管的底端，并利用地面連續(xù)油管裝置帶動(dòng)水力噴射鉆孔工具總成下入井內(nèi)指定位置；
[0014]S3、啟動(dòng)設(shè)置在地面上的高壓栗向連續(xù)油管內(nèi)進(jìn)行打壓，通過連續(xù)油管傳遞壓力至水力噴射鉆孔工具總成，當(dāng)液壓傳遞至轉(zhuǎn)向器時(shí)，在液壓作用下轉(zhuǎn)向器彎曲成一定角度，此時(shí)水力噴射鉆孔工具總成發(fā)生彎曲一側(cè)抵靠在井壁上，水力噴射頭則抵在對(duì)側(cè)井壁上并對(duì)準(zhǔn)待開孔位置；
[0015]S4、繼續(xù)打壓，具有一定壓力的液體經(jīng)水力噴射頭噴嘴向前噴出，高速射流與煤層井壁間產(chǎn)生作用力，噴射鉆進(jìn)鉆孔;當(dāng)開始鉆孔后，水力噴射鉆孔工具總成發(fā)生彎曲一側(cè)因失去井壁的抵靠力而導(dǎo)致液壓降低，水力噴射頭排量降低，此時(shí)，通過連續(xù)油管為水力噴射頭送進(jìn)加壓鉆壓鉆進(jìn)，并通過水力噴射頭噴嘴形成高速射流束破碎、切割煤地層并鉆進(jìn)形成小直徑井眼；
[0016]S5、提放連續(xù)油管，使水力噴射鉆孔工具總成變換井下深度;重復(fù)步驟S3和S4進(jìn)行第二個(gè)至第N個(gè)(N>2)個(gè)井眼鉆進(jìn)作業(yè)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，使得其在實(shí)際井下作業(yè)使用過程中所需要鉆井液總量較少，成本低;其中，連續(xù)油管本身所具有的剛度和撓性，能適應(yīng)裸眼井工況且井眼井壁穩(wěn)定;而裝置中所使用轉(zhuǎn)向器替代傳統(tǒng)的定向造斜器，而采用液壓式流量控制轉(zhuǎn)向器，在鉆孔作業(yè)中不僅無需套管并且可以通過控制液壓壓力使轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向接頭彎折至一定角度，實(shí)現(xiàn)水力噴射頭抵在井筒側(cè)壁預(yù)定位置上進(jìn)行鉆孔作業(yè);此外，從工藝方法角度來說，采用連續(xù)油管輸送、水力噴射鉆孔，相對(duì)于傳統(tǒng)的煤層氣壓裂工藝，更有利于在煤(層)中井眼周圍地層形成長(zhǎng)縫長(zhǎng)洞，增大煤層解析體積、增加有效滲流面積、提高導(dǎo)流能力;且使用該工藝方法可以采用清水或低含量KCl溶液作為鉆井液進(jìn)行作業(yè)，不會(huì)對(duì)煤層造成傷害或較低傷害。
[0018]綜上所述，采用上述水力噴射鉆孔裝置及其工藝方法，無須配備較多的地面專用設(shè)備和工具，降低了施工成本，且解決了以往依靠斜向器轉(zhuǎn)向的問題；另外，使用高壓射流束在煤層的不同方向及不同深度噴射，鉆出多個(gè)小直徑井眼，適合于煤層氣井(層)長(zhǎng)縫長(zhǎng)洞鉆進(jìn)及能夠多層位、同層位多井眼鉆進(jìn)，以增加井眼在煤層氣藏中的長(zhǎng)度、擴(kuò)大波及面積、提高氣產(chǎn)量，對(duì)煤層氣藏增產(chǎn)具有重要意義。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置未打壓時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置經(jīng)行打壓時(shí)轉(zhuǎn)向器發(fā)生轉(zhuǎn)向進(jìn)行分支井鉆進(jìn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但下述實(shí)施例絕非對(duì)本發(fā)明有任何限制。
[0022]該用于煤層氣井連續(xù)油管輸送水力噴射鉆孔裝置，包括地面連續(xù)油管裝置和水力噴射鉆孔工具總成;地面連續(xù)油管裝置用于向目的井段提供輸送井下噴射鉆孔工具，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)通道和進(jìn)行井口出液控制、壓力控制；水力噴射鉆孔工具總成用于對(duì)煤層氣井沿煤層(段)一定方向鉆孔，形成一小直徑長(zhǎng)井筒，以達(dá)到擴(kuò)大流經(jīng)面積、增大產(chǎn)量等目的。
[0023]地面連續(xù)油管裝置包括連續(xù)油管裝置、防噴管、井口控制裝置和輔助裝置;輔助裝置包括儲(chǔ)液罐