[发明专利]水平井自导向液压水力喷射装置及方法

说明书

一种水平井自导向液压水力喷射装置及方法，装置包括上接头、液缸、连接套、推动杆、重力棒、方向控制环、转动环喷枪组件和下接头，将装置连接在管串中下入到设计射孔位置后提升井筒内压力，液缸受液压推动向下运动，带动推动杆和重力棒运动，重力棒通过方向控制环导引插入到转动环的螺旋铣槽内后带动转动环旋转，再将喷枪组件与转向环连接，并确定好角度后进行射孔作业，由此，本发明不受管串结构、井筒环境影响，定位方式不受外界环境影响，当工具内提升压力时，自导向机构强制喷射孔转向，喷射孔定向精准可靠。由此本发明可有效避免射穿无效或危险地层方向导致的井下事故，提高煤层气的采收率和瓦斯灾害治理效果。

技术领域

本发明涉及矿井下瓦斯抽采的技术领域，尤其涉及一种面向煤层气井增产及瓦斯治理井的水平井自导向液压水力喷射装置及方法。

背景技术

随着煤层气开发朝着复杂地质条件的推进，为了提高煤层气的采收率和开发效果，煤层气井的压裂增产、煤矿瓦斯灾害治理过程中，通过自导向实现水力喷砂方位的预设等特种作业成为必不可少的手段之一。

目前通用的解决方式主要分为两种，机械定向的水力喷射和电缆仪器配套进行定向的水力喷射。其中，机械定向水力喷射主要用于水平井作业中，通过在作业工具串上安装偏心构件，依靠偏心构件的重力行程翻转扭矩，进而控制整个工具串的转动实现预设方位的水力喷射，因其旋转力矩较小，加上受井下环境清洁程度、井筒摩阻、工具密封组件的摩擦力等影响都非常大，极易造成射孔方向不准确或偏差较大，最终严重影响定向射孔方向。电缆仪器配套进行的定向水力喷射主要应用在直井中，通过利用陀螺和定向键实现井下喷枪方位的测量，通过不断在地面转动作业管柱，最后达成作业管柱与预设方位一致，在实际作业过程中，因为作业井型的限制，水平段利用电子陀螺无法测量等因素，最终应用范围较窄。

综上所述，目前通用的两种定向方式存在定向误差大、作业难度大等问题，难以实现精准降低采煤工作面的瓦斯压力和瓦斯含量，难以精准实现井下瓦斯强化抽采目标。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事瓦斯抽采技术研究的经验和成果，研究设计出一种水平井自导向液压水力喷射装置及方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平井自导向液压水力喷射装置及方法，其结构简单，操作方便，能有效克服现有技术的缺陷，通过在水平段中下入预定工具串，通过液压的方式即可自动实现水力喷射工具的自导向，并且可在水平段多次重复使用，实现多次自导向。

为解决上述问题，本发明公开了1.一种水平井自导向液压水力喷射装置，包括上接头、液缸、连接套、推动杆、重力棒、方向控制环、转动环喷枪组件和下接头，其特征在于：

所述上接头和下接头分别设于两端，所述上接头内可滑动且不可转动的设有液缸，所述连接套的一端与上接头相连，所述推动杆可滑动的设置于连接套内，其一端与液缸的一端相连以随之移动，所述推动杆的前部与连接套之间形成供重力棒容置的环空，所述重力棒包含直径较大的头部和直径较小的圆柱部，所述圆柱部从头部向前偏心的延伸，而所述推动杆设有供部分的头部容置的环形凹槽，从而在重力棒位于该另一环空中时可以在重力作用下绕着推动杆进行重力的旋转直至落到势能最低点，所述推动杆的前部外周缘可滑动且不可转动的设有方向控制环，所述方向控制环设有供重力棒的圆柱部贯通的引导孔，所述转动环不可滑动且可相对转动的安装在连接套内部，所述转动环位于推动杆的右侧，所述转动环左侧的转动部设有一供重力棒插入的螺旋铣槽，所述螺旋铣槽的深度为螺旋逐渐增大，从而重力棒插入螺旋铣槽内时其移动将推动转动环进行旋转，所述转动环和下接头之间设有喷枪组件。

其中：所述液缸和上接头之间形成一环空以容纳复位弹簧，所述复位弹簧的后端抵靠于液缸的环形凸起以提供液缸的回复力。

其中：所述上接头内固设有一定向螺钉，所述液缸的缸体上设有一轴向延伸的供定向螺钉前后滑动的滑槽。