技术领域本发明涉及一种煤层气井造洞穴作业中的配套装置，具体是一种水力动力三级展开式煤层气造洞穴工具。
背景技术：
煤层气开发是我国能源开发的重点。由于煤层气直井开发的产量与预期效果相差太大，“U型井”连通技术被广泛应用于煤层气开发，即水平井和排采井两口井井眼相互连通。在“U型井”连通技术中，由水平井井眼去连通排采井井眼。为保证连通概率，需要在排采井设计的连通处扩大井径造洞穴。除此之外，在钻井作业中，遇到缩颈地层也需要下入工具进行扩径作业。煤层气洞穴完井方式也需要造洞穴作业。目前常用的造穴方法有三种，分别为负压造穴、水力射流造穴和机械工具造穴。但是从应用效果看，负压造穴工艺设备复杂，技术要求高，操作难度大，危险系数大；射流造穴技术无法精确得到洞穴直径，工艺参数不可控；机械工具造穴尺寸小，强度低，且易卡在地下，无法保证井壁的稳定性。根据新的理论，设计出了一种水力动力三级展开式煤层气造洞穴工具，无论是对提高煤层气井造洞穴作业的效率还是对保证煤层气开发过程中的可靠性都具有极其重要的意义。
技术实现要素：
：本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种操作简便，安全可靠，能够造出设定直径的洞穴，并且能保证地层的稳定性，提高煤层气井开发的效率和可靠性的一种水力动力三级展开式造穴工具。其技术方案是：一种水力动力三级展开式造穴工具，主要由主轴旋转系统和水平旋转系统组成。在水力动力下，主轴旋转系统开始旋转，三级水平钻头逐级展开旋转，主轴旋转系统和水平旋转系统的旋转形成反馈，并互相配合，平稳的造出洞穴。基本原理在于：高压钻井液从液流通道(2)进入造穴工具，主轴旋转系统通过螺旋状射流通道(4)水力喷射产生的能量来带动自身旋转；液流通过水平液流通道(12)与过一级旋转钻头(11)的螺旋状射流通道(15)连通，从而射流通道喷射高压流体，产生作用力带动一级旋转钻头(11)旋转。一级旋转钻头(11)全部伸展后，一级与二级旋转系统的液流通道(21)被打开，液流进入二级旋转钻头(10)，从而二级旋转钻头的射流通道(13)喷射高压流体，产生作用力带动二级旋转钻头(10)旋转。二级旋转钻头(10)全部展开后，进而二级与三级旋转系统的液流通道(22)被打开，液流进入三级旋转钻头(9)。三级旋转钻头的射流通道(14)喷射高压流体，产生作用力带动三级旋转钻头(9)旋转。当水平旋转系统(9)(10)(11)受到阻力无法展开时，其射流通道无法打开，从而使主轴液流通道(2)内液压增大。液压增大会使主轴射流通道(4)流速增大，从而主轴旋转加速。同时主轴弹簧塞(5)下移，附加射流通道弹簧塞(16)被压开，附加射流通道(17)打开。主轴射流通道(4)和附加射流通道(17)同时喷射高压流体，加速主轴旋转。当主轴(20)旋转切割井壁使水平方向获得更大空间，水平钻头继续展开，主轴液流通道(2)压力减小，辅加射流通道(17)关闭。从而主轴旋转系统和水平旋转系统形成反馈机制，互相配合。本发明的优点是：(1)操作该工具只需控制好泵压便可实现所有操作，简便易操作；(2)该工具系统均为回转式结构，加工方便、结构简单、性能稳定；(3)水平旋转系统分为三级，三级伸缩式钻头逐级展开，不需要像常规造穴工具一样撑开，可以达到造穴平稳的目的，能够保持井壁的稳定性；(4)工具造斜过程都为回转式结构旋转运动，结构强度高，受力均衡。且钻头可自由伸缩，根据受力自我调节位置。从而工具结构可靠，不易受损，使用寿命高；(5)造穴过程平顺，井壁坍塌可能性小。同时，造穴完成后水平系统在弹簧作用下收缩回工具内。从而工具不会出现卡住取不出的情况，操作可靠安全；(6)与钻头连接的弹簧可以起到减震器的作用，在系统工作时候能够减少频繁振动产生的危害，大大延长工具寿命；(7)通过主轴旋转系统和水平旋转系统相互配合，通过井壁应力、供给的主轴水压大小等参数来控制，形成负反馈的机制，更好的维持了在钻进过程中的井壁稳定，使得造穴过程更加平稳；(8)通过测试不同的井壁压力，可以计算出所需的主轴弹簧和水平展开系统的弹簧的弹簧强度，通过装载不同强度的弹簧来适应不同的煤层气的井壁；(9)工具可直接接在钻柱上，小巧方便，可用于易缩径的井壁的扩径作业，具有广阔的发展前景。附图说明：图1是本发明的整体未展开状态的结构示意图；图2是本发明工作时一级展开状态的结构示意图；图3是本发明工作时二级展开状态的结构示意图；图4是本发明工作时三级展开状态的结构示意图；图5是本发明的左视局部剖面示意图；图6是该造穴工具水平造穴系统一级系统结构示意图；图7是该造穴工具水平造穴系统二级系统结构示意图；图8是该造穴工具水平造穴系统三级系统结构示意图；图9是该造穴工具水平造穴系统一、二、三级组装后整体结构示意图；图10是该造穴工具水平造穴系统一级系统A-A剖面示意图；图11是该造穴工具水平造穴系统一级系统B-B剖面示意图；图12是该造穴工具水平造穴系统一级系统C-C剖面示意图；图13是该造穴工具主轴D-D处的剖面示意图；图14是该造穴工具主轴E-E处的剖面示意图；图15是该造穴工具水平造穴系统一级系统钻头的水力射流通道的结构示意图；图16是该造穴工具水平造穴系统二级系统钻头的水力射流通道的结构示意图；图17是该造穴工具水平造穴系统三级系统钻头的水力射流通道的结构示意图；参照图4，本发明的结构有：1、上接头2、液流通道3、滚动轴承4、主轴旋转射流通道5、主轴弹簧塞6、三级旋转钻头与主轴的滚动轴承7、二级与三级旋转钻头的滚动轴承8、一级与二级旋转钻头的滚动轴承9、三级旋转钻头10、二级旋转钻头11、一级旋转钻头12、12、水平液流通道13、二级旋转钻头的射流通道14、三级旋转钻头的射流通道15、一级旋转钻头的射流通道16、附加射流通道弹簧塞17、附加射流通道18、附加压力弹簧及弹簧通道19、主轴弹簧20、主轴21、一级与二级旋转系统的液流通道22、二级与三级旋转系统的液流通道23、三级旋转底板滚动轴承24、控制三级旋转伸展与收缩的弹簧25、二级旋转底板滚动轴承26、控制二级旋转伸展与收缩的弹簧27、一级旋转底板滚动轴承28、控制一级旋转伸展与收缩的弹簧29、一级旋转底板30、二级旋转底板31、三级旋转底板所述的水力动力三级展开式煤层气造洞穴工具，能够造出直径为0.68m的洞穴。工具全长2m，上接头全长500mm。主轴上部分带有3个射流通道，下部分带有三个辅助射流通道。水平三级钻头每一级带有3个射流通道。射流通道直径均为10mm。主轴直径210mm，三级水平钻头(9)(10)(11)水平方向伸展长度分别为70mm，80mm，90mm，一级水平钻头直径30mm，二级水平钻头直径90mm，三级水平钻头直径210mm。具体实施方式：以下结合附图1-17，对本发明作进一步的描述：本发明提出一种水力动力三级展开式煤层气造洞穴工具：能造出直径为0.68m的洞穴，并且操作简便安全，能够保持地层的稳定性。工具下入地层：造洞穴工具通过上接头连接到钻杆，下入目的地层，控制水平旋转系统对准造穴靶点，造穴工具处于未展开状态，如图1所示。三级展开过程：液流通道2中通入高压流体，主轴弹簧塞5被推到水平液流通道12以下，主轴射流通道4和水平液流通道12全部打开连通主液流通道2，主轴射流通道4喷射高压流体，产生的作用力带动主轴旋转切割地层，液流通过水平液流通道12与过一级旋转钻头11的螺旋状射流通道15连通，从而射流通道喷射高压流体，产生作用力带动一级旋转钻头11旋转，如图2所示。一级旋转钻头11全部伸展后，一级与二级旋转系统的液流通道21被打开，液流进入二级旋转钻头10，从而二级旋转钻头的射流通道13喷射高压流体，产生作用力带动二级旋转钻头10旋转。二级旋转钻头10全部展开后，进而二级与三级旋转系统的液流通道22被打开，液流进入三级旋转钻头9。三级旋转钻头的射流通道14喷射高压流体，产生作用力带动三级旋转钻头9旋转，图2图3所示。反馈机理：当水平旋转钻头展开旋转受阻，其射流通道无法打开，从而使主轴液流通道2内液压增大。液压增大会使主轴射流通道4流速增大，主轴20旋转加快。同时主轴弹簧塞5在液压推动下下移，附加射流通道17与液流通道2连通，主轴射流通道4和附加射流通道17同时喷射高压流体，加快主轴旋转。当主轴旋转切割井壁使水平方向获得更大空间，水平钻头继续展开旋转，主轴液流通道2压力减小，辅助射流通道17关闭。从而主轴旋转系统和水平旋转系统形成反馈机制，互相配合。造洞穴完成：当三级水平钻头全部展开，造洞穴完成，如图4所示。停止泵入高压流体，水平旋转系统在水平弹簧的拉力下收入工具内，工具可以起升到地面，作业完成。