钻具及井下定向钻孔压裂套管全程下入方法与流程

本发明属于井下水力压裂施工，具体涉及一种钻具及井下定向钻孔压裂套管全程下入方法。

背景技术：

1、近年来，煤矿井下定向钻孔分段水力压裂技术取得了长足发展，由于煤矿压裂工程量大，工程造价高，所以改进压裂技术、提高压裂工作效率、降低压裂工程造价成为了重要的技术研发方向。

2、相关技术中的压裂技术存在的问题是：长钻孔压裂钻孔内同时作用的压裂孔段太长，对高压水系统流量的要求很高，相关技术中的钻具不能将大通径的压裂套管直接下入定向钻孔中，致使压裂施工设备庞大、工艺复杂，难以进行大面积推广和应用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种钻具，能够将大通径的压裂套管下入定向钻孔中，并简化了作业步骤，降低了工艺难度和施工量，同时提高施工效率。

3、本发明的实施例还提出一种井下定向钻孔压裂套管全程下入方法。

4、本发明实施例的钻具，包括：

5、扩孔钻头，所述扩孔钻头具有第一通孔；

6、传扭套管，所述传扭套管与所述扩孔钻头同轴布置，且所述扩孔钻头连接在所述传扭套管的一端，所述传扭套管的另一端设有第一连接部，所述传扭套管的内壁设有键槽和分离导槽，所述分离导槽和所述键槽相连通；

7、传扭轴体，所述传扭轴体穿设在所述第一通孔和所述传扭套管内，所述传扭轴体的外壁设有传扭件，所述传扭轴体的一端设有第二连接部；

8、导向钻头，所述导向钻头连接在所述传扭轴体的另一端，且所述导向钻头位于所述扩孔钻头的前方以对所述扩孔钻头的钻进方向先导导向，所述导向钻头的外径尺寸小于所述第一通孔和所述传扭套管的内径尺寸；

9、在所述扩孔钻头钻进作业时，所述传扭件位于所述键槽内并与所述键槽的其中一侧壁抵接以驱动所述传扭轴体随所述传扭套管同步转动，在所述扩孔钻头停止作业时，转动所述传扭轴体以使所述传扭件进入所述分离导槽并通过所述分离导槽与所述传扭套管分离。

10、本发明的实施例的钻具，能够将大通径的压裂套管下入定向钻孔中，并简化了作业步骤，降低了工艺难度和施工量，同时提高施工效率。

11、在一些实施例中，所述键槽具有朝向所述扩孔钻头的第一开口，所述分离导槽具有背离所述扩孔钻头的第二开口，所述键槽的侧壁和所述分离导槽的侧壁相连通以形成z字形槽体；和/或

12、所述扩孔钻头与所述传扭套管通过螺纹连接，所述扩孔钻头的靠近所述键槽的一端抵接在所述键槽的所述第一开口处；和/或

13、所述传扭轴体与所述导向钻头通过螺纹连接；和/或

14、所述传扭轴体的外壁与所述传扭套管的内壁之间、和/或所述传扭轴体的外壁与所述第一通孔的内壁之间设有密封圈。

15、根据本发明实施例的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，包括以下步骤：

16、施工定向钻孔并对所述定向钻孔进行洗孔，在所述定向钻孔的孔口段固定封孔套管；

17、在第一节压裂套管的靠近所述定向钻孔的孔底的前端连接钻具，所述钻具为上述实施例中所述的钻具，将所述压裂套管的装有钻具的一端送入所述定向钻孔，利用钻机驱动所述压裂套管和所述钻具回转钻进，并牵引所述压裂套管进入所述定向钻孔；

18、在第一节所述压裂套管的后端进行其他节段的压裂套管接续，直至第一节所述压裂套管到达所述定向钻孔的孔底；

19、打捞所述钻具的传扭轴体和导向钻头，以使所述压裂套管的外壁与所述定向钻孔的内壁之间的环空注浆通道与所述压裂套管的内腔相连通；

20、对所述压裂套管外壁与所述定向钻孔的内壁之间的环空注浆通道进行冲洗；

21、向所述环空注浆通道内注浆，充填所述环空注浆通道，以完成对所述压裂套管的固管；

22、清扫所述压裂套管的内孔。

23、本发明实施例的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，利用压裂套管代替钻杆，在进行定向钻孔的扩孔钻进过程中，将大通径的压裂套管下入更深的定向钻孔内，提高作业施工效率，降低压裂工程造价和施工的工程量，提高下入的压裂套管流通面积，在后续的水力压裂过程中，能够提供大流量、高压力的水流，提高压裂效果。

24、在一些实施例中，所述打捞所述钻具的传扭轴体和导向钻头，包括以下步骤：

25、在钻杆的一端连接打捞公锥；

26、利用钻机将钻杆和打捞公锥通过所述压裂套管的内孔送至所述定向钻孔的孔底；

27、将所述打捞公锥与所述传扭轴体的第二连接部连接，驱动所述传扭轴体反向转动，并通过所述钻杆和所述打捞公锥将所述传扭轴体和所述导向钻头捞出。

28、在一些实施例中，所述封孔套管具有第一法兰盘和冲洗注浆口，所述第一法兰盘设在所述封孔套管的远离所述定向钻孔的一端，所述冲洗注浆口设在所述封孔套管的位于所述定向钻孔外侧的区段的侧壁上；

29、在步骤直至第一节所述压裂套管到达所述定向钻孔的孔底之后，还包括以下步骤：

30、在位于所述定向钻孔的孔口处的压裂套管的端部设置第二法兰盘，所述第一法兰盘和所述第二法兰盘连接，以使所述压裂套管与所述封孔套管的内壁之间、所述压裂套管与所述定向钻孔的内壁之间形成环空注浆通道。

31、在一些实施例中，所述封孔套管位于所述定向钻孔中区段的长度为7m-14m。

32、在一些实施例中，步骤在第一节所述压裂套管的后端进行其他节段的压裂套管接续中，在部分所述压裂套管之后续接第一套管，所述第一套管的外壁上具有呈螺旋布置的凸起部。

33、在一些实施例中，相邻两个所述压裂套管之间、第一套管与位于所述第一套管前端和后端的压裂套管之间均通过螺纹连接；和/或

34、所述凸起部在所述第一套管的外壁上的延伸轨迹为右旋螺旋线；和/或

35、所述第一套管为多个，多个所述第一套管在所述定向钻孔的延伸方向上间隔布置，且前一个所述第一套管和后一个所述第一套管之间的间距为15m-25m。

36、在一些实施例中，步骤在第一节所述压裂套管的后端进行其他节段的压裂套管接续中，在部分所述压裂套管之后续接第二套管，所述第二套管的外壁的周向设有多个倒刺，所述倒刺由所述第二套管的外壁向所述定向钻孔的内壁延伸，且所述倒刺朝向所述第二套管的远离所述定向钻孔的孔底的一端倾斜设置。

37、在一些实施例中，所述倒刺为弹性片；和/或

38、所述倒刺与所述定向钻孔的内壁相抵接。

技术特征：

1.一种钻具，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述键槽具有朝向所述扩孔钻头的第一开口，所述分离导槽具有背离所述扩孔钻头的第二开口，所述键槽的侧壁和所述分离导槽的侧壁相连通以形成z字形槽体；和/或

3.一种井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，所述打捞所述钻具的传扭轴体和导向钻头，包括以下步骤：

5.根据权利要求3所述的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，所述封孔套管具有第一法兰盘和冲洗注浆口，所述第一法兰盘设在所述封孔套管的远离所述定向钻孔的一端，所述冲洗注浆口设在所述封孔套管的位于所述定向钻孔外侧的区段的侧壁上；

6.根据权利要求3或5所述的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，所述封孔套管位于所述定向钻孔中的区段的长度为7m-14m。

7.根据权利要求3所述的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，步骤所述在第一节所述压裂套管的后端进行其他节段的压裂套管接续中，在部分所述压裂套管之后续接第一套管，所述第一套管的外壁上具有呈螺旋布置的凸起部。

8.根据权利要求7所述的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，相邻两个所述压裂套管之间、第一套管与位于所述第一套管前端和后端的压裂套管之间均通过螺纹连接；和/或

9.根据权利要求3所述的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，步骤所述在第一节所述压裂套管的后端进行其他节段的压裂套管接续中，在部分所述压裂套管之后续接第二套管，所述第二套管的外壁的周向设有多个倒刺，所述倒刺由所述第二套管的外壁向所述定向钻孔的内壁延伸，且所述倒刺朝向所述第二套管的远离所述定向钻孔的孔底的一端倾斜设置。

10.根据权利要求9所述的井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，其特征在于，所述倒刺为弹性片；和/或

技术总结
本发明公开了一种钻具及井下定向钻孔压裂套管全程下入方法，所述钻具包括扩孔钻头、传扭套管、传扭轴体和导向钻头，扩孔钻头具有第一通孔；传扭套管与扩孔钻头同轴布置，且扩孔钻头连接在传扭套管的一端，传扭套管的另一端设有第一连接部，传扭套管的内壁设有键槽和分离导槽，分离导槽和键槽相连通；传扭轴体穿设在第一通孔和传扭套管内，传扭轴体的外壁设有传扭件，传扭轴体的一端设有第二连接部，导向钻头连接在传扭轴体的另一端，导向钻头的外径尺寸小于第一通孔和传扭套管的内径尺寸。本发明公开的钻具能够将大通径的压裂套管下入定向钻孔内，降低压裂工程造价，便于进行大流量高压力的水力压裂施工。

技术研发人员：冯彦军,姜鹏飞,郑仰发,孙晓冬,林朋皓,石垚
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24