[发明专利]一种定向回转钻具及使用方法

说明书

本发明公开了一种定向回转钻具，该回转钻具包括弹性钻杆以及定向回转控制装置，所述定向回转控制装置包括连接杆、下挡块、推力补偿弹簧、外套、移动块、固定弹珠、转向铰链、转轴、平压头、外套卡槽、连接杆挡块、外套挡块；所述连接杆、移动块、转向铰链及平压头内部均为中空，所述弹性钻杆沿轴向穿过连接杆、移动块、转向铰链及平压头内部，在转向铰链中实现定向回转。本发明同时提供一种定向回转钻具的使用方法。本发明采用弹性钻杆作为水射流喷头推送杆，沿着定向回转控制装置回转阻力小，转向后易回直，提供送进力大等优点；本发明的定向回转控制装置为弹性钻杆与自进喷头径向回转提供更大转向空间，工艺简单、易于操控。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯灾害防治技术领域，特别涉及一种定向回转钻具及使用方法。

背景技术

煤矿瓦斯(煤层气是重要的非常规天然气资源之一，在煤矿井下开展高瓦斯煤层的煤层气抽采时，未卸压煤层的煤层气抽采能否取得较好的效果主要取决于煤层的渗透性。但我国大部分矿区的煤层属于高瓦斯低渗煤层，煤质松软且渗透性差，渗透率仅为10-⁴～10-³mD，由于煤层的渗透性直接决定了煤矿瓦斯抽采及利用的效率，解决低渗煤层的煤层气难抽问题已成为确保煤矿安全生产，提高煤层气产量和利用率的关键环节。研发提高低渗煤层的渗透性、煤层气增产的技术与装备，已成为一项艰难而迫切的任务，所以难抽煤层井下增透关键技术及装备研发已成为亟待开展的重要任务。

径向水力喷射水平钻进技术是煤层增透及井下瓦斯防治的有效技术手段。径向水力喷射水平钻进技术早期主要应用于石油系统，而煤矿井下抽采钻孔与石油钻井存在较大差异性，煤矿井下钻孔尺寸远小于石油钻井，且穿层抽采钻孔多为上向孔，钻孔尺寸小，采用硬管存在转向困难，转向器后出口机械调直困难，回直效果较差的问题；采用柔性管存在上向孔为自进喷头提供推送力小，易弯折，方向不易控的问题。除此之外，现有技术中所用转向器多为固定导向式转向器，受钻孔尺寸限制，回转曲率半径较小，柔性钻进系统推送阻力较大。

如公开号为CN110630182B的发明专利公开了一种水力喷射钻进小半径径向回转装置，包括外层钻管、内层钻管、活动弯关节、铰链结构、第一钻管夹持器和第二钻管夹持器，其中铰链结构的轴向方向内部中空，且铰链结构为单向弯曲铰链，铰链结构后端通过活动弯关节连接在内层钻管的前端，且活动弯关节的弯曲方向与铰链结构回转方向在同一平面内，所述铰链结构以及内层钻管内置于外层钻管内，铰链结构的前端与外层钻管沿垂直于铰链结构弯曲方向铰接，所述第一钻管夹持器固定外层钻管并提供持续向前推力，所述第二钻管夹持器夹持内层钻管并提供持续向前推力，带动铰链结构产生径向回转。

该回转装置是通过两层钻杆控制活动关节发生弯曲，弯曲后没法随着钻杆移动一直处于该状态，且全长采用柔性管，柔性管比较软，通过自进喷头带动，对于上向孔距离长时，无内钻杆推送，动力不足且不宜控制，柔性管易发生挠曲。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种定向回转钻具及使用方法，本发明采用弹性钻杆作为水射流喷头推送杆，沿着定向回转控制装置回转阻力小，转向后易回直，提供送进力大等优点；同时提供了一种定向回转控制装置与定向回转钻具的使用方法，为弹性钻杆与自进喷头径向回转提供更大转向空间，工艺简单、易于操控。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：一种定向回转钻具，该回转钻具包括弹性钻杆以及定向回转控制装置，所述定向回转控制装置包括连接杆、下挡块、推力补偿弹簧、外套、移动块、固定弹珠、转向铰链、转轴、平压头、外套卡槽、连接杆挡块、外套挡块；

其中连接杆前端与所述连接杆外部设有连接杆挡块，外套内部末端设有下挡块，连接杆前端置于外套内部腔体中，连接杆挡块置于下挡块前端，在外套内部设有外套挡块，连接杆前端自外套挡块内部穿出后与移动块的一端固定连接，移动块另一端与转向铰链末端连接，移动块外部设有固定弹珠，转向铰链前端与平压头相连，平压头末端与外套之间通过转轴铰接；