CN111206877A - 一种带压水平钻孔的衬管送入装置及衬管送入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带压水平钻孔的衬管送入装置及衬管送入方法，衬管送入装置包括若干个衬管、若干个钻杆和水平钻孔的孔口保压装置，衬管的两端设有相配合的螺纹，其内径大于钻杆的外径，孔口保压装置设有适于衬管***并穿过的衬管通道，孔口保压装置包括从前至后依次连接的三通管短节、闸板阀、第一衬管夹持器、防喷器、第一筒体、第二筒体、第二衬管夹持器和环形密封器，第一筒体与第二筒体螺纹连接，螺纹扣型与螺纹连接后的两个衬管之间的螺纹扣型相同。通过本发明可以将衬管依次连接好后送入带压的水平钻孔内，位于钻孔内的衬管可以完全杜绝塌孔堵塞钻孔的情况发生，保证钻孔产气通道的长期安全通畅，保证煤层气抽采量的持续稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种带压水平钻孔的衬管送入装置及衬管送入方法，属于水平式钻井和煤层气开采领域。
背景技术
在煤矿巷道内开采煤层气时，通常采用水平式钻井，其钻孔方式主要分为常压钻孔和带压钻孔。
我国部分地区如云南、贵州等产煤区的煤质比较松软、地应力相对较大，终孔退出钻具后，孔内在很短时间内就会发生大面积塌块掉渣现象，严重时会完全堵塞了钻孔，造成煤层气抽采量急速衰减，无法实现原计划抽采目标。对于煤质松软的煤层，带压钻孔相比于常压钻孔更易实现更长的钻孔深度，对钻孔内塌孔现象也有一定的抑制作用，但在长期的排采中仍然杜绝不了塌孔堵塞钻孔的情况，无法保证钻孔产气通道的长期安全通畅。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种带压水平钻孔的衬管送入装置及采用该装置的衬管送入方法，可有效杜绝在水平钻孔内排采煤层气时出现塌孔的情况。
本发明实现上述目的的技术方案是：一种带压水平钻孔的衬管送入装置，包括若干个衬管、若干个钻杆和水平钻孔的孔口保压装置，所述衬管设有轴向中空的管孔，所述衬管的内径大于所述钻杆的外径，所述孔口保压装置设有适于所述衬管***并穿过的衬管通道，所述孔口保压装置包括从前至后依次同轴可拆卸连接的三通管短节、闸板阀、第一衬管夹持器、防喷器、第一筒体、第二筒体、第二衬管夹持器和环形密封器，所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接，所述衬管的两端设有相配合的螺纹，所述第一筒体和所述第二筒体之间的螺纹扣型与螺纹连接后的两个所述衬管之间的螺纹扣型相同，所述三通管短节的第一出口连接所述闸板阀，所述三通管短节的第二出口上安装截止阀，所述第一筒体上安装有泄压阀。
优选的，所述第一筒体的后端设有外螺纹，所述第二筒体的前端设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述外螺纹的轴向长度不小于1米。
优选的，所述第一衬管夹持器包括环形壳体，所述环形壳体设有轴向贯穿的夹持器轴孔，所述环形壳体的径向两侧对称安装有液压缸，所述液压缸为双作用单活塞杆式液压缸，所述液压缸的活塞杆的端部安装有无牙卡瓦，所述无牙卡瓦朝向所述夹持器轴孔，所述壳体上设有适于所述活塞杆和所述无牙卡瓦往复运动的径向通道，所述环形壳体上设有与所述液压缸的油腔连通的油口，所述第二衬管夹持器与所述第一衬管夹持器的结构相同。
优选的，所述防喷器为半封闸板防喷器。
优选的，所述环形密封器包括筒状壳体、筒状胶芯和筒状活塞，三者的内径相同，所述筒状活塞的一端设有径向向外的凸缘部，所述筒状壳体的内壁上设有径向向外的台阶状的凹槽，所述凹槽的第一台阶槽的内径大于第二台阶槽的内径，所述筒状胶芯和所述凸缘部同轴安装在所述第一台阶槽内，所述筒状活塞的等径部滑动密封安装在所述第二台阶槽内，所述凸缘部前端与所述筒状胶芯抵接，所述凸缘部的后端与所述第一台阶槽的侧壁之间留有间隙，所述筒状壳体上设有内外贯穿并与所述间隙连通的液压通道。
优选的，所述衬管上均匀密布有多个内外贯穿的缝隙。
优选的，若干个所述衬管中一个衬管的前端设有钻头，若干个所述钻杆中的一个钻杆的前端连接有单向阀短节，所述单向阀短节的前端连接有***头短节，所述***头短节设有前后贯穿的***头短节轴孔，所述***头短节包括位于前端的***部和位于后端连接部，所述钻头的后端设有适于所述***部***并径向固定的固定槽。
一种采用所述带压水平钻孔的衬管送入装置的衬管送入方法，包括以下步骤：
(1)将所述孔口保压装置的前端与水平钻孔的封孔管同轴连接，关闭所述闸板阀；
(2)将带钻头的第一衬管从所述孔口保压装置的后端***所述衬管通道，并将所述第一衬管向前推送至刚穿过所述环形密封器的位置，关闭所述环形密封器，打开所述闸板阀；
(3)继续将所述第一衬管向前推送至刚穿过所述防喷器的位置，关闭所述第一衬管夹持器夹持住所述第一衬管，关闭所述防喷器；
(4)打开所述泄压阀，卸掉所述防喷器与所述环形密封器之间的衬管通道内的压力，打开所述环形密封器；
(5)将第二衬管从所述孔口保压装置的后端***所述衬管通道，并将所述第二衬管向前推送至刚穿过所述环形密封器的位置，关闭所述第二衬管夹持器夹持住所述第二衬管，关闭所述环形密封器，打开所述防喷器；
(6)旋转所述第二筒体，使所述第一筒体的后端旋入所述第二筒体的前端，所述第二筒体带动所述第二衬管向前旋转，使所述第二衬管的前端逐渐靠近并旋接于所述第一衬管的后端，打开所述第一衬管夹持器和所述第二衬管夹持器；
(7)将所述第二衬管向前推送至刚穿过所述防喷器的位置，关闭所述第一衬管夹持器夹持住所述第二衬管，关闭所述防喷器；
(8)重复步骤(4)至步骤(7)，持续向所述衬管通道内***衬管，直至将所述第一衬管推送至采气层，将最后一个衬管向前推送至刚穿过所述闸板阀的位置，关闭所述闸板阀；
(9)拆除所述孔口保压装置上的所述闸板阀后面的部件。
优选的，所述步骤(2)、步骤(3)和步骤(7)中的各衬管采用***衬管的管孔内的钻杆或依次连接的若干个钻杆向前推送，所述步骤(5)中的衬管在***所述衬管通道时采用所述钻杆或依次连接的若干个钻杆导向。
优选的，所述步骤(2)中，将所述第一衬管***所述衬管通道后，将带有所述单向阀短节和所述***头短节的第一钻杆从所述第一衬管的后端***其管孔内，使所述***部***所述固定槽，通过向前推动所述第一钻杆从而向前推送所述第一衬管，所述环形密封器关闭后，所述筒状胶芯夹持所述第一钻杆并密封环形密封器轴孔壁与所述第一钻杆之间的环形空间；所述步骤(3)中，在所述第一钻杆的后端连接第二钻杆，通过向前推动所述第二钻杆从而继续向前推送所述第一衬管，所述防喷器关闭后，所述半封胶芯夹持所述第一钻杆并密封防喷器轴孔壁与所述第一钻杆之间的环形空间；所述步骤(5)中，将所述第二衬管套装在所述第二钻杆上后再***所述衬管通道，所述环形密封器关闭后，所述筒状胶芯夹持所述第二钻杆并密封所述环形密封器轴孔壁与所述第二钻杆之间的环形空间；所述步骤(7)中，在所述第二钻杆的后端连接第三钻杆，通过向前推动所述第三钻杆从而继续向前推送所述第二衬管，所述防喷器关闭后，所述半封胶芯夹持所述第二钻杆并密封所述防喷器轴孔壁与所述第二钻杆之间的环形空间；所述步骤(8)中，在最后一个钻杆的后端再连接一个或若干个钻杆，通过向前推动再次连接的钻杆从而向前推送最后一个衬管，关闭所述闸板阀之前，从所述衬管通道中向后退出所有钻杆。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过所述孔口保压装置可以将衬管依次连接好后送入带压的水平钻孔内，衬管送入水平钻孔内的过程中，水平钻孔内的压力不外泄，送入水平钻孔内的连接好后的衬管可以完全杜绝塌孔堵塞水平钻孔的情况发生，即使发生塌孔，衬管也会对塌块起到支撑和阻挡作用，保证钻孔产气通道的长期安全通畅，保证煤层气抽采量的持续稳定。
2、本发明通过旋转所述第二筒体即可简单方便地将先后***所述孔口保压装置内的相邻的两个衬管固定连接，从而有效地保证相邻的衬管之间连接稳固，不存在断连的情况，进而保证对塌块的支撑和阻挡作用，避免钻孔产气通道被堵塞。
3、本发明的所述孔口保压装置的所述闸板阀、所述防喷器和所述环形密封器的设置，在所述衬管通过所述孔口保压装置送入水平钻孔内的过程中，可以分阶段地对所述衬管通道进行封闭，从而保证水平钻孔***压，避免塌孔。
4、本发明的所述衬管上的缝隙的设置，既可以为煤层气进入所述衬管提供通道，又可以防止较大颗粒的煤块进入所述衬管造成堵塞。
5、本发明的衬管通过钻杆向水平钻孔内推送，且所述第一衬管的前端设有钻头，所述第一钻杆的前端与所述钻头插接固定，在所述衬管送入水平钻孔内的过程中，可以通过钻杆带动所述钻头旋转，清理水平钻孔内的堵塞物，保证所述衬管顺利地推送进水平钻孔。
附图说明
图1是本发明的孔口保压装置安装在水平钻孔的孔口上的结构示意图；
图2是本发明的三通管短节的结构示意图；
图3是本发明的第一衬管夹持器的结构示意图；
图4是本发明的防喷器的结构示意图；
图5是本发明的环形密封器的结构示意图；
图6是本发明的带钻头的衬管的结构示意图；
图7是本发明的单向阀短节的结构示意图；
图8是本发明的***头短节的结构示意图；
图9是本发明的带压水平钻孔的衬管送入方法的流程图。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明公开了一种带压水平钻孔的衬管送入装置，包括若干个衬管17、若干个钻杆16和水平钻孔的孔口保压装置，所述衬管设有轴向中空的管孔，所述衬管的内径大于所述钻杆的外径，所述管孔适于所述钻杆***并穿过，所述钻杆的长度优选大于所述衬管的长度。所述孔口保压装置设有适于所述衬管***并穿过的衬管通道，所述孔口保压装置包括从前至后依次同轴可拆卸连接的三通管短节5、闸板阀6、第一衬管夹持器7、防喷器8、第一筒体9、第二筒体10、第二衬管夹持器13和环形密封器12，所述三通管短节为T型三通管短节，所述三通管短节的水平的第一出口连接所述闸板阀，所述三通管短节的进口与第一出口之间的水平通孔、所述闸板阀的阀孔、所述第一衬管夹持器的夹持器轴孔、所述防喷器的防喷器轴孔、所述第一筒体和所述第二筒体的通孔，所述第二衬管夹持器的夹持器轴孔和所述环形密封器的密封器轴孔共同构成所述衬管通道，所述三通管短节、所述闸板阀、所述第一衬管夹持器、所述防喷器和所述第一筒体之间优选通过法兰连接，所述第二筒体、所述第二衬管夹持器和所述环形密封器之间优选通过法兰连接，连接法兰之间优选安装有密封圈，以提高连接端的密封效果。所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接，所述衬管的两端设有相配合的螺纹，所述第一筒体和所述第二筒体之间的螺纹扣型与螺纹连接后的两个所述衬管之间的螺纹扣型相同，以使所述第一筒体与所述第二筒体之间螺纹连接的旋紧/旋松方向和螺纹连接后的两个所述衬管之间的旋紧/旋松方向相同。
所述第一筒体与所述第二筒体的螺纹连接结构可以为：所述第一筒体与所述第二筒体之间的螺纹扣型为反扣螺纹，所述第一筒体的后端设有外螺纹，所述第二筒体的前端设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述外螺纹的轴向长度不小于1米，以使所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接后可使所述第一筒体的后端旋入所述第二筒体的前端的最大距离不小于1米，例如，所述外螺纹的轴向长度为1米，所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接后所述第一筒体的后端可以旋入所述第二筒体的前端0-1米。所述外螺纹与所述第一筒体的后端的端部之间优选留有间距，所述间距处的筒体上可以开设有环形的密封圈槽，所述密封圈槽内安装有环形密封圈，以实现所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接后的密封，所述密封圈槽的数量可以为若干个，如3个，相应地，所述环形密封圈也为3个。所述内螺纹的轴向长度与所述外螺纹的轴向长度相同或不相同，所述内螺纹的轴向长度优选与所述外螺纹的轴向长度不相同且小于所述外螺纹的轴向长度，如0.2米，所述第二筒体的内壁除所述内螺纹以外的部分均为光滑的内表面。所述衬管的长度优选大于所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接后的最小长度，且小于所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接后的最大长度。
所述三通管短节的垂直的第二出口上安装截止阀2，当水平钻孔和/或所述衬管通道内的压力降低时，可以打开所述截止阀进行补充压力，所述三通管短节的进口上可以设有法兰，用于在将所述孔口保压装置安装在水平钻孔的孔口上时与水平钻孔的封孔管1连接。所述三通管短节上可以设有压力表接口，所述压力表接口上安装压力表3，以便实时显示所述三通管短节的通孔内的压力，即水平钻孔内的压力。所述第一筒体上安装有泄压阀11，用于所述第一筒体与所述第二筒体内的压力释放。
所述孔口保压装置在应用时，通过所述三通管短节的进口上的法兰与水平钻孔的封孔管的管口连接，所述闸板阀用于当其阀孔内无所述衬管穿过时封闭所述衬管通道。
参见图3，所述第一衬管夹持器通常由液压提供夹持衬管的动力，其适用夹持的管柱尺寸与所述衬管的外径尺寸相匹配。所述第一衬管夹持器可以包括环形壳体45，所述环形壳体设有轴向贯穿的夹持器轴孔，所述壳体的径向两侧对称安装有液压缸49，所述液压缸优选为双作用单活塞杆式液压缸，缸体内安装有活塞，所述活塞与所述缸体的内壁之间滑动密封配合，所述活塞的径向外缘上设有密封圈55，所述活塞的活塞杆47的端部安装有无牙卡瓦46，所述无牙卡瓦朝向所述夹持器轴孔，所述壳体上设有适于所述活塞杆和所述无牙卡瓦往复运动的径向通道，所述径向通道与所述夹持器轴孔连通，所述环形壳体上设有油口，所述油口通过油路管42与所述液压缸的油腔连通，所述油口上设有进油法兰56，便于外接供油装置。通常，所述环形壳体的径向两侧通过侧门螺栓43固定安装有左侧门44和所述右侧门48，所述左侧门和所述右侧门与所述环形壳体之间安装有密封圈52，两个所述液压缸分别安装在所述左侧门和所述右侧门的外侧，所述左侧门和所述右侧门上均设有可供所述活塞杆穿过通孔，所述通孔与所述径向通道连通，所述活塞杆穿过所述通孔并与所述通孔的内壁滑动密封配合，所述通孔的内壁上可以设有若干个密封圈53、54，所述无牙卡瓦位于所述径向通道内并与所述径向通道的内壁滑动密封配合，两个所述液压缸的外侧可以分别通过缸盖螺栓40、51安装有缸盖41、50。两个所述液压缸的油腔可以为连通的环形油腔，即在一个环形油腔上配套安装两个径向对称的活塞和活塞杆，以方便对称的活塞和活塞杆同步控制。关闭所述第一衬管夹持器时，使液压油从所述进油法兰进入所述油管路，再进入所述液压缸的油腔的外腔，推动活塞和活塞杆，带动两个所述无牙卡瓦同时向所述夹持器轴孔的中心移动，直至夹紧所述衬管，所述无牙卡瓦的设置可实现对所述衬管的无损夹持；当所述第一衬管夹持器开启时，使液压油进入所述液压缸的油腔的内腔，推动活塞和活塞杆，带动两个所述无牙卡瓦同时向远离所述夹持器轴孔的中心的方向移动，达到松开所述衬管的目的。
所述第二衬管夹持器的结构优选与所述第一衬管夹持器的结构相同。
参见图4，所述防喷器优选为半封闸板手动防喷器，所述防喷器可以包括环形的防喷器壳体28，所述防喷器壳体设有轴向贯穿的防喷器轴孔，所述防喷器壳体的径向两侧对称安装有半封闸板组件，所述半封闸板组件包括从外至内内依次连接安装的水平的丝杆36、推力轴承35、水平的闸板轴32、半封闸板30和半封胶芯29，所述半封胶芯朝向所述防喷器轴孔，所述防喷器壳体上设有适于所述半封胶芯、所述半封闸板和所述闸板轴往复运动的径向的闸板通道，所述闸板通道与所述防喷器轴孔连通。通常，所述防喷器壳体的径向两侧通过侧门螺栓26、34固定安装有侧门27，所述侧门与所述防喷器壳体之间设有密封圈37，两个侧门的外侧的分别安装有轴套33，所述闸板轴、所述推力轴承和所述丝杆同轴滑动套装于所述轴套内，所述侧门上设有可供所述闸板轴穿过的通孔，所述通孔与所述闸板通道连通，所述闸板轴穿过所述通孔并与所述通孔的内壁滑动密封配合，所述通孔的内壁上可以设有若干个密封圈38、39，所述半封闸板和所述半封胶芯位于所述闸板通道内，所述半封闸板与所述闸板通道的内壁滑动密封配合，所述半封闸板的径向外壁上设有密封件31，所述轴套的外侧扣装有压帽25，所述压盖上设有可供所述丝杆穿过的丝杆孔，所述丝杆与所述丝杆孔转动密封配合。所述防喷器的半封胶芯通常可更换，可以根据其需要夹持的钻杆的的外径尺寸选装适宜半封尺寸的半封胶芯，常用的半封尺寸有70mm、73mm或89mm等。当所述防喷器轴孔内***钻杆后需要关闭所述防喷器时，同时转动两个所述丝杆，所述闸板轴在所述推力轴承的推动下带动所述半封闸板和所述半封胶芯向所述闸板轴孔的中心移动，直至两个所述半封胶芯想接触并抱紧钻杆，再施加一定的载荷，使所述半封胶芯挤压变形，从而封闭所述防喷器轴孔，所述闸板轴通常设有限位装置，不允许所述半封闸板向所述防喷器轴孔的中心移动时超过所述防喷器轴孔的轴线；当需要开启所述防喷器时，同时反向转动两个所述丝杆，所述半封胶芯和所述半封闸板在所述闸板轴和所述推力轴承的带动下向远离所述防喷器轴孔的中心的方向移动，达到开启所述防喷器轴孔的目的。
参见图5，所述环形密封器通常通过液压控制，关闭后可密封环形密封器轴孔内壁与钻杆之间的环形空间，并当钻杆旋转和轴向移动时仍能保持密封效果。所述环形密封器可以包括筒状壳体、筒状胶芯57和筒状活塞61，三者的内径相同，所述筒状活塞的一端设有径向向外的凸缘部，所述筒状壳体的内壁上设有径向向外的台阶状的凹槽，所述凹槽的第一台阶槽的内径大于第二台阶槽的内径，所述筒状胶芯和所述凸缘部同轴安装在所述第一台阶槽内，所述凸缘部与所述第一台阶槽的底壁之间滑动密封配合，所述凸缘部的径向外缘上设有若干个密封圈59，所述筒状活塞的等径部滑动密封安装在所述第二台阶槽内，所述等颈部的径向外壁上设有若干个密封圈60，所述凸缘部前端与所述筒状胶芯抵接，所述凸缘部的后端与所述第一台阶槽的侧壁之间留有间隙，所述间隙构成液压腔，所述筒状壳体上设有内外贯穿并与所述液压腔连通的液压通道，所述筒状壳体的内壁、所述筒状胶芯的内壁和所述筒状的活塞的内壁共同构成等径的环形密封器轴孔，所述第二台阶槽的底壁上设有径向向外的限位槽，所述等径部的后端设有径向向外凸出的限位环62，所述限位环位于所述限位槽内，所述限位环与所述限位槽之间间隙配合或滑动配合，所述限位槽和所述限位环的设置，用于在所述筒状活塞向所述筒状胶芯的方向移动时限制所述筒状活塞的最大位移，避免所述筒状活塞在液压的作用下对所述筒状胶芯的挤压力过大造成所述环形密封器损坏。所述筒状壳体可以由从前至后依次同轴连接的压盖65、缸体58和底座64构成，所述压盖、缸体和底座均设有轴孔，所述缸体的后端优选插装在所述底座的前端，所述缸体的后端的径向外壁上设有密封圈63，所述缸体的轴孔呈台阶状，构成所述筒状壳体的台阶状的凹槽。当所述环形密封器轴孔内***钻杆后需要关闭所述环形密封器时，使用手动液压泵通过所述液压通道向所述液压腔内注入液压油，推动所述筒状活塞向前移动，挤压所述筒状胶芯，使其径向向内凸出并慢慢抱紧钻杆，达到封闭所述环形密封器轴孔的目的，所述环形密封器关闭后，通过调节手动液压泵的打压压力可以实现不同程度的密封效果，使当钻杆转动或轴向移动时仍可对所述环形密封器轴孔实现良好的密封；当需要打开所述环形密封器时，打开手动液压泵上的泄压阀泄压，液压油从所述液压腔回流至手动液压泵内，所述筒状胶芯复位，达到开启所述环形密封器轴孔的目的。
参见图6，所述衬管上优选均匀密布有多个内外贯穿的缝隙24，多个所述缝隙可以在所述衬管的管壁上呈矩阵状排列，所述缝隙的长度可以为80-120mm，如80mm、100mm或120mm，所述缝隙的宽度可以为0.3-0.6mm，如0.3mm、0.5mm或0.6mm，所述缝隙的设置，既可为煤层气进入所述衬管提供通道，又可以防止较大颗粒的煤块进入所述衬管造成堵塞。
参见图6、图7和图8，若干个所述衬管中一个衬管的前端优选设有设有钻头4，所述钻头与其所在的衬管通常为一体式结构，所述钻头的材质优选为铜或其他有色金属，若干个所述钻杆中的一个钻杆的前端连接有单向阀短节，所述单向阀短节15的前端连接有***头短节14，连接方式均优选为螺纹连接，在若干个所述衬管***所述衬管通道的过程中，带所述钻头的衬管第一个***且所述钻头朝前，在若干个所述钻杆***所述衬管通道的过程中，带所述单向阀短节和所述***头短节的钻杆第一个***，且所述***头短节朝前。所述单向阀短节设有前后贯穿的单向阀短节轴孔，所述单向阀短节轴孔内的前部设有覆盖轴孔横截面的防护网23，所述单向阀短节轴孔内的后部设有覆盖轴孔横截面的阀座22，所述阀座设有前后贯穿的通孔，所述防护网与所述阀座之间的腔体内设有可在腔体内自由滚动的坐封球21，所述坐封球的直径大于所述通孔的孔径，所述通孔的前端边缘优选倒角，以方便所述坐封球坐封，所述防护网用于防止所述坐封球从所述单向阀短节内脱出，所述单向阀短节的设置，起到仅允许流体自钻杆向水平钻孔内流动，禁止流体或气体反向流动的作用，当有流体或气体反向流动时，所述坐封球坐封在所述球座的通孔上，关闭所述单向阀短节。所述***头短节为一体式结构，设有前后贯穿的***头短节轴孔，所述***头短节包括位于前端的***部和位于后端连接部20，所述***部包括位于前端的圆柱体***部18和位于后端的横街截面呈正方形的长方体***部19，所述圆柱体***部的径向外壁上设有密封圈，所述密封圈的数量可以是一个或若干个，所述***头短节通过所述连接部与所述单向阀短节连接，所述连接部呈圆柱状且外径与所述钻杆的外径相同，所述长方体***部的横截面的对角线长度小于所述连接部的外径，所述圆柱体***部的外径小于所述长方体***部的横截面的边长，所述钻头的后端设有固定槽，所述固定槽采用适于所述***部***并径向固定的结构，所述固定槽优选适于所述***部全部***其内部，通过所述圆柱体***部上的密封圈实现二者之间的密封，通过所述长方体***部实现二者之间的径向固定，以使所述钻杆带动所述***头短节转动时，同时带动所述钻头转动。
参见图9，本发明还公开了一种采用所述带压水平钻孔的衬管送入装置的衬管送入方法，包括以下步骤：
(1)将所述孔口保压装置的前端与水平钻孔的封孔管同轴连接，关闭所述闸板阀，保持水平钻孔内的压力；
(2)将带钻头的第一衬管从所述孔口保压装置的后端***所述衬管通道，并将所述第一衬管向前推送至刚穿过所述环形密封器的位置，关闭所述环形密封器，打开所述闸板阀；
(3)继续将所述第一衬管向前推送至刚穿过所述防喷器的位置，关闭所述第一衬管夹持器夹持住所述第一衬管，关闭所述防喷器；
(4)打开所述泄压阀，卸掉所述防喷器与所述环形密封器之间的衬管通道内的压力，打开所述环形密封器；
(5)将第二衬管从所述孔口保压装置的后端***所述衬管通道，并将所述第二衬管向前推送至刚穿过所述环形密封器的位置，关闭所述第二衬管夹持器夹持住所述第二衬管，关闭所述环形密封器，打开所述防喷器；
(6)旋转所述第二筒体，使所述第一筒体的后端旋入所述第二筒体的前端，所述第二筒体带动所述第二衬管向前旋转，使所述第二衬管的前端逐渐靠近并旋接于所述第一衬管的后端，打开所述第一衬管夹持器和所述第二衬管夹持器；
(7)将所述第二衬管向前推送至刚穿过所述防喷器的位置，关闭所述第一衬管夹持器夹持住所述第二衬管，关闭所述防喷器；
(8)重复步骤(4)至步骤(7)，持续向所述衬管通道内***衬管，直至将所述第一衬管推送至采气层，将最后一个衬管向前推送至刚穿过所述闸板阀的位置，关闭所述闸板阀；
(9)拆除所述孔口保压装置上的所述闸板阀后面的部件。
所述步骤(2)、步骤(3)和步骤(7)中的各衬管优选采用***衬管的管孔内的钻杆或依次连接的若干个钻杆向前推送，由于带***头短节的钻杆的***部***所述第一衬管上的钻头，因此，向前推动钻杆或依次连接的若干个钻杆即可将所述衬管在所述衬管通道内向前推送。所述步骤(5)中的衬管在***所述衬管通道时采用所述钻杆或依次连接的若干个钻杆导向，即将所述衬管套装在所述钻杆的外部后再***所述衬管通道。
优选的，所述步骤(1)中，在所述孔口保压装置与所述封孔管同轴连接之前，从终孔后的水平钻孔中退出所有钻具并拆除原孔口装置。所述步骤(2)中，将所述第一衬管***所述衬管通道后，将带有所述单向阀短节和所述***头短节的第一钻杆从所述第一衬管的后端***其管孔内，使所述***部***所述固定槽，通过向前推动所述第一钻杆从而向前推送所述第一衬管，所述环形密封器关闭后，所述筒状胶芯夹持所述第一钻杆并密封环形密封器轴孔壁与所述第一钻杆之间的环形空间。所述步骤(3)中，在所述第一钻杆的后端连接第二钻杆，通过向前推动所述第二钻杆从而继续向前推送所述第一衬管，所述防喷器关闭后，所述半封胶芯夹持所述第一钻杆并密封防喷器轴孔壁与所述第一钻杆之间的环形空间。所述步骤(5)中，将所述第二衬管套装在所述第二钻杆上后再***所述衬管通道，所述环形密封器关闭后，所述筒状胶芯夹持所述第二钻杆并密封所述环形密封器轴孔壁与所述第二钻杆之间的环形空间。所述步骤(7)中，在所述第二钻杆的后端连接第三钻杆，通过向前推动所述第三钻杆从而继续向前推送所述第二衬管，所述防喷器关闭后，所述半封胶芯夹持所述第二钻杆并密封所述防喷器轴孔壁与所述第二钻杆之间的环形空间。所述步骤(8)中，在最后一个钻杆的后端再连接一个或若干个钻杆，通过向前推动再次连接的钻杆从而向前推送最后一个衬管，关闭所述闸板阀之前，从所述衬管通道中向后退出所有钻杆，关闭所述闸板阀后，即可进入煤层气排采作业环节。
Claims (10)
1.一种带压水平钻孔的衬管送入装置，其特征在于包括若干个衬管、若干个钻杆和水平钻孔的孔口保压装置，所述衬管设有轴向中空的管孔，所述衬管的内径大于所述钻杆的外径，所述孔口保压装置设有适于所述衬管***并穿过的衬管通道，所述孔口保压装置包括从前至后依次同轴可拆卸连接的三通管短节、闸板阀、第一衬管夹持器、防喷器、第一筒体、第二筒体、第二衬管夹持器和环形密封器，所述第一筒体与所述第二筒体螺纹连接，所述衬管的两端设有相配合的螺纹，所述第一筒体和所述第二筒体之间的螺纹扣型与螺纹连接后的两个所述衬管之间的螺纹扣型相同，所述三通管短节的第一出口连接所述闸板阀，所述三通管短节的第二出口上安装截止阀，所述第一筒体上安装有泄压阀。
2.如权利要求1所述的带压水平钻孔的衬管送入装置，其特征在于所述第一筒体的后端设有外螺纹，所述第二筒体的前端设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述外螺纹的轴向长度不小于1米。
3.如权利要求2所述的带压水平钻孔的衬管送入装置，其特征在于所述第一衬管夹持器包括环形壳体，所述环形壳体设有轴向贯穿的夹持器轴孔，所述环形壳体的径向两侧对称安装有液压缸，所述液压缸为双作用单活塞杆式液压缸，所述液压缸的活塞杆的端部安装有无牙卡瓦，所述无牙卡瓦朝向所述夹持器轴孔，所述壳体上设有适于所述活塞杆和所述无牙卡瓦往复运动的径向通道，所述环形壳体上设有与所述液压缸的油腔连通的油口，所述第二衬管夹持器与所述第一衬管夹持器的结构相同。
4.如权利要求3所述的带压水平钻孔的衬管送入装置，其特征在于所述防喷器为半封闸板防喷器。
5.如权利要求4所述的带压水平钻孔的衬管送入装置，其特征在于所述环形密封器包括筒状壳体、筒状胶芯和筒状活塞，三者的内径相同，所述筒状活塞的一端设有径向向外的凸缘部，所述筒状壳体的内壁上设有径向向外的台阶状的凹槽，所述凹槽的第一台阶槽的内径大于第二台阶槽的内径，所述筒状胶芯和所述凸缘部同轴安装在所述第一台阶槽内，所述筒状活塞的等径部滑动密封安装在所述第二台阶槽内，所述凸缘部前端与所述筒状胶芯抵接，所述凸缘部的后端与所述第一台阶槽的侧壁之间留有间隙，所述筒状壳体上设有内外贯穿并与所述间隙连通的液压通道。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的带压水平钻孔的衬管送入装置，其特征在于所述衬管上均匀密布有多个内外贯穿的缝隙。
7.如权利要求6所述的带压水平钻孔的衬管送入装置，其特征在于若干个所述衬管中一个衬管的前端设有钻头，若干个所述钻杆中的一个钻杆的前端连接有单向阀短节，所述单向阀短节的前端连接有***头短节，所述***头短节设有前后贯穿的***头短节轴孔，所述***头短节包括位于前端的***部和位于后端连接部，所述钻头的后端设有适于所述***部***并径向固定的固定槽。
8.一种采用如权利要求1-7所述的带压水平钻孔的衬管送入装置的衬管送入方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将所述孔口保压装置的前端与水平钻孔的封孔管同轴连接，关闭所述闸板阀；
(2)将带钻头的第一衬管从所述孔口保压装置的后端***所述衬管通道，并将所述第一衬管向前推送至刚穿过所述环形密封器的位置，关闭所述环形密封器，打开所述闸板阀；
(3)继续将所述第一衬管向前推送至刚穿过所述防喷器的位置，关闭所述第一衬管夹持器夹持住所述第一衬管，关闭所述防喷器；
(4)打开所述泄压阀，卸掉所述防喷器与所述环形密封器之间的衬管通道内的压力，打开所述环形密封器；
(5)将第二衬管从所述孔口保压装置的后端***所述衬管通道，并将所述第二衬管向前推送至刚穿过所述环形密封器的位置，关闭所述第二衬管夹持器夹持住所述第二衬管，关闭所述环形密封器，打开所述防喷器；
(6)旋转所述第二筒体，使所述第一筒体的后端旋入所述第二筒体的前端，所述第二筒体带动所述第二衬管向前旋转，使所述第二衬管的前端逐渐靠近并旋接于所述第一衬管的后端，打开所述第一衬管夹持器和所述第二衬管夹持器，反向旋转所述第二筒体，使其复位；
(7)将所述第二衬管向前推送至刚穿过所述防喷器的位置，关闭所述第一衬管夹持器夹持住所述第二衬管，关闭所述防喷器；
(8)重复步骤(4)至步骤(7)，持续向所述衬管通道内***衬管，直至将所述第一衬管推送至采气层，将最后一个衬管向前推送至刚穿过所述闸板阀的位置，关闭所述闸板阀；
(9)拆除所述孔口保压装置上的所述闸板阀后面的部件。
9.如权利要求8所述的衬管送入方法，其特征在于所述步骤(2)、步骤(3)和步骤(7)中的各衬管采用***衬管的管孔内的钻杆或依次连接的若干个钻杆向前推送，所述步骤(5)中的衬管在***所述衬管通道时采用所述钻杆或依次连接的若干个钻杆导向。
10.如权利要求9所述的衬管送入方法，其特征在于所述步骤(2)中，将所述第一衬管***所述衬管通道后，将带有所述单向阀短节和所述***头短节的第一钻杆从所述第一衬管的后端***其管孔内，使所述***部***所述固定槽，通过向前推动所述第一钻杆从而向前推送所述第一衬管，所述环形密封器关闭后，所述筒状胶芯夹持所述第一钻杆并密封环形密封器轴孔壁与所述第一钻杆之间的环形空间；
所述步骤(3)中，在所述第一钻杆的后端连接第二钻杆，通过向前推动所述第二钻杆从而继续向前推送所述第一衬管，所述防喷器关闭后，所述半封胶芯夹持所述第一钻杆并密封防喷器轴孔壁与所述第一钻杆之间的环形空间；
所述步骤(5)中，将所述第二衬管套装在所述第二钻杆上后再***所述衬管通道，所述环形密封器关闭后，所述筒状胶芯夹持所述第二钻杆并密封所述环形密封器轴孔壁与所述第二钻杆之间的环形空间；
所述步骤(7)中，在所述第二钻杆的后端连接第三钻杆，通过向前推动所述第三钻杆从而继续向前推送所述第二衬管，所述防喷器关闭后，所述半封胶芯夹持所述第二钻杆并密封所述防喷器轴孔壁与所述第二钻杆之间的环形空间；
所述步骤(8)中，在最后一个钻杆的后端再连接一个或若干个钻杆，通过向前推动再次连接的钻杆从而向前推送最后一个衬管，关闭所述闸板阀之前，从所述衬管通道中向后退出所有钻杆。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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