專利名稱：零半徑高壓水力水平鉆進方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤層氣、石油資源開采水平井施工方法，尤其是涉及零半徑高壓水力水平鉆進方法。
背景技術(shù)：
目前，對煤層氣、石油等資源進行開發(fā)時，水平井是常見的開采施工方式，首先由地面施工垂直井至目標層，然后施工水平井到達要開采區(qū)域或?qū)δ繕藢舆M行改造。由垂直井向水平井進行轉(zhuǎn)向施工時，由于現(xiàn)有施工技術(shù)及材料的限制，使得轉(zhuǎn)向曲率半徑較大，鉆孔難以水平進入目標層，中靶率較低，嚴重影響了施工質(zhì)量，尤其是當目標層較薄時，難以或者不可能從轉(zhuǎn)向施工開始位置按照設(shè)定的方向進入目標層。短半徑水平多分支井是現(xiàn)有解決上述問題的一種方法，已經(jīng)越來越受到工程界人士的關(guān)注。短半徑水平井一般是指造斜井段的造斜率大于1° /m(—般為Γ -3° /m)的水平井，即曲率半徑小于57. :3m。中國專利CN1503874A公開了一種“極小半徑井眼的鉆削方法”，通過特殊的施工技術(shù)及材料來縮短鉆井斜井段的長度，提高了主孔及分支孔在目標層中的長度，增加了中靶率，使鉆孔能夠比較容易的沿設(shè)定方向進入目的層。但該方法依然存在一定長度的轉(zhuǎn)向曲率半徑，無法從根本上解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種零半徑高壓水力水平鉆進方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明所述的零半徑高壓水力水平鉆進方法，按照下述步驟進行
一、施工豎井
施工豎井至目標層以下40-50m，鉆井加裝套管；然后在豎井7內(nèi)位于目標層位置處安放斜向裝置輔助轉(zhuǎn)向；
二、安裝井口裝置
井口安裝封井裝置，地面布置安裝注水控制器、水倉、測斜檢測儀器、污水分離器； 將與高壓水力鉆頭進水口相連通的高壓膠管放入套管內(nèi)至斜向裝置位置，高壓膠管通過注水控制器與水倉出水口相連通；
將排水裝置安置于豎井內(nèi)，排水裝置通過膠質(zhì)軟管與地面水泵、污水分離器連接通，污水分離器出水口經(jīng)單向閥與水倉進水口相連通；
三、高壓水力鉆進
通過注水控制器向高壓水力鉆頭內(nèi)注入高壓水，分別通過高壓水力鉆頭的鉆進出水口控制水力切割速度、通過動力出水口控制鉆頭位置及前進速度、通過轉(zhuǎn)向出水口控制轉(zhuǎn)頭前進方向；控制高壓水力鉆頭在目標層中持續(xù)沖落巖體，形成水平鉆進空間；高壓水力鉆頭的動力出水口提供動力驅(qū)動高壓水力鉆頭前進持續(xù)切割，在目標層中水平鉆進；
四、抽排渣漿混合物通過排水裝置將鉆進過程中產(chǎn)生的混合物輸送至污水分離器經(jīng)處理后進入水倉重新利用。所述高壓水力鉆頭由空心桿體和固連在其一端部的鉆體構(gòu)成；所述鉆進出水口開設(shè)在所述鉆體的前端面，轉(zhuǎn)向出水口開設(shè)在鉆體的側(cè)周面，動力出水口開設(shè)在鉆體的后端面；鉆進出水口、轉(zhuǎn)向出水口、動力出水口分別通過開設(shè)在鉆體內(nèi)的流道與所述空心桿體的桿腔相連通；在空心桿體的另一端外周面套裝有測斜儀。本發(fā)明有益效果主要體現(xiàn)為采用攜帶測斜儀的高壓水力鉆頭鉆進，實現(xiàn)了井下零半徑可控水平長距離鉆進，施工方法簡單；直接對目標層進行水平鉆井，不存在轉(zhuǎn)向曲率半徑，中靶率高；根據(jù)不同的巖層性質(zhì)可調(diào)整注水壓力和流量，適用面廣泛；本方法應(yīng)用于煤層氣與石油資源開采、儲層改造時垂直井向水平井施工過程中，解決了現(xiàn)有施工過程中轉(zhuǎn)向曲率半徑大，中靶率較低的不足。


圖1是本發(fā)明方法的施工過程示意圖。圖2是本發(fā)明所述高壓水力鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明所述的零半徑高壓水力水平鉆進方法，按照下述步驟進行
一、施工豎井
施工豎井7至目標層13以下40-50m，鉆井加裝套管10 ；然后在豎井7內(nèi)位于目標層13 位置處安放斜向裝置14如造斜器等輔助轉(zhuǎn)向；
二、安裝井口裝置
井口安裝封井裝置15，地面布置安裝注水控制器2、水倉1、測斜檢測儀器3、污水分離器4;
將與高壓水力鉆頭12進水口相連通的高壓膠管8放入套管10內(nèi)至斜向裝置14位置， 高壓膠管8通過注水控制器2與水倉1出水口相連通；
將排水裝置11安置于豎井7內(nèi)，排水裝置11通過膠質(zhì)軟管9與地面水泵5、污水分離器4連接通，污水分離器4出水口經(jīng)單向閥6與水倉1進水口相連通；
三、高壓水力鉆進
通過注水控制器2向高壓水力鉆頭12內(nèi)注入高壓水，分別通過高壓水力鉆頭12的鉆進出水口 17控制水力切割速度、通過動力出水口 18控制鉆頭位置及前進速度、通過轉(zhuǎn)向出水口 19控制轉(zhuǎn)頭前進方向；控制高壓水力鉆頭12在目標層13中持續(xù)沖落巖體，形成水平鉆進空間16 ；高壓水力鉆頭12的動力出水口 18提供動力驅(qū)動高壓水力鉆頭12前進持續(xù)切割，在目標層13中水平鉆進；
四、抽排渣漿混合物
通過排水裝置11將鉆進過程中產(chǎn)生的混合物輸送至污水分離器4經(jīng)處理后進入水倉 1重新利用。所述高壓水力鉆頭12由空心桿體和固連在其一端部的鉆體構(gòu)成；所述鉆進出水口 17開設(shè)在所述鉆體的前端面，轉(zhuǎn)向出水口 19開設(shè)在鉆體的側(cè)周面，動力出水口 18開設(shè)在鉆體的后端面；鉆進出水口 17、轉(zhuǎn)向出水口 19、動力出水口 18分別通過開設(shè)在鉆體內(nèi)的流道與所述空心桿體的桿腔相連通；在空心桿體的另一端外周面套裝有測斜儀20。
本發(fā)明轉(zhuǎn)向曲率零半徑原理如下
高壓水力鉆頭12在豎井7內(nèi)下放至斜向裝置14 (造斜器)位置處，在造斜器的輔助下自然轉(zhuǎn)向；同時，注水控制器2控制高壓水力鉆頭12中的水流，調(diào)整鉆頭位置，通過測斜檢測儀器3監(jiān)測鉆頭走向，注水控制器2根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整轉(zhuǎn)向出水口 19的水流的大小，從而達到零半徑鉆進的目的。
權(quán)利要求
1.一種零半徑高壓水力水平鉆進方法，其特征在于按照下述步驟進行一、施工豎井施工豎井(7)至目標層(13)以下40-50m，鉆井安裝套管(10)；然后在豎井(7)內(nèi)位于目標層(13 )位置處安放斜向裝置(14 )輔助轉(zhuǎn)向；二、安裝井口裝置井口安裝封井裝置(15)，地面布置安裝注水控制器(2)、水倉(1)、測斜檢測儀器(3)、 污水分離器(4);將與高壓水力鉆頭(12)進水口相連通的高壓膠管(8)放入套管(10)內(nèi)至斜向裝置 (14 )位置，高壓膠管(8 )通過注水控制器(2 )與水倉(1)出水口相連通；將排水裝置(11)安置于豎井(7 )內(nèi)，排水裝置(11)通過膠質(zhì)軟管(9 )與地面水泵(5 )、 污水分離器(4)連接通，污水分離器(4)出水口經(jīng)單向閥(6)與水倉(1)進水口相連通；三、高壓水力鉆進通過注水控制器(2)向高壓水力鉆頭(12)內(nèi)注入高壓水，分別通過高壓水力鉆頭(12) 的鉆進出水口(17)控制水力切割速度、通過動力出水口(18)控制鉆頭位置及前進速度、 通過轉(zhuǎn)向出水口(19)控制轉(zhuǎn)頭前進方向；控制高壓水力鉆頭(12)在目標層(13)中持續(xù)沖落巖體，形成水平鉆進空間(16);高壓水力鉆頭(12)的動力出水口(18)提供動力驅(qū)動高壓水力鉆頭(12)前進持續(xù)切割，在目標層(13)中水平鉆進；四、抽排渣漿混合物通過排水裝置(11)將鉆進過程中產(chǎn)生的混合物輸送至污水分離器(4)經(jīng)處理后進入水倉(1)重新利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零半徑高壓水力水平鉆進方法，其特征在于所述高壓水力鉆頭(12)由空心桿體和固連在其一端部的鉆體構(gòu)成；所述鉆進出水口(17)開設(shè)在所述鉆體的前端面，轉(zhuǎn)向出水口(19)開設(shè)在鉆體的側(cè)周面，動力出水口(18)開設(shè)在鉆體的后端面；鉆進出水口(17)、轉(zhuǎn)向出水口(19)、動力出水口(18)分別通過開設(shè)在鉆體內(nèi)的流道與所述空心桿體的桿腔相連通；在空心桿體的另一端外周面套裝有測斜儀(20)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種零半徑高壓水力水平鉆進方法，一、施工豎井至目標層以下40-50m，在豎井7內(nèi)位于目標層位置處安放斜向裝置輔助轉(zhuǎn)向；二、安裝井口裝置，布置安裝注水控制器、水倉、測斜檢測儀器、污水分離器；三、通過注水控制器向高壓水力鉆頭內(nèi)注入高壓水，分別通過高壓水力鉆頭的鉆進出水口控制水力切割速度、通過動力出水口控制鉆頭位置及前進速度、通過轉(zhuǎn)向出水口控制轉(zhuǎn)頭前進方向，在目標層中水平鉆進；四、抽排渣漿混合物。本發(fā)明有益效果主要體現(xiàn)為實現(xiàn)了井下零半徑可控水平長距離鉆進，施工方法簡單；直接對目標層進行水平鉆井，不存在轉(zhuǎn)向曲率半徑，中靶率高；根據(jù)不同的巖層性質(zhì)可調(diào)整注水壓力和流量，適用面廣泛。
文檔編號E21B7/04GK102230359SQ20111018366
公開日2011年11月2日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者姜光杰, 姜錫惠, 梁安民, 畢猛, 潘亞輝, 王志磊, 王思鵬, 王雪麗, 胡殿明, 蘇桂霞, 許曉陽, 郭啟文 申請人:河南永安煤層氣研發(fā)有限公司, 河南省煤層氣開發(fā)利用有限公司, 河南省瓦斯治理研究院有限公司