一种煤层水平长钻孔增透系统的制作方法

1.本实用新型属于煤层瓦斯增透技术领域，具体涉及一种煤层水平长钻孔增透系统。


背景技术：

2.现有常规的增透装置多在煤层气垂直井内使用，具体可在垂直井内悬吊增透装置(比如高能声波振动棒、电脉冲设备)，在垂直井内增透煤层，只能对近垂直井附近煤体进行增透，无法改造其他区域煤体，整体的增透作用效果有限。在水平钻孔内使用增透装置，可对长钻孔周边的煤体进行致裂，大范围改造煤层，将大大提高煤层气井的产量。但现有运送增透装置的工艺及增透装置结构设置不够完善，增透装置极少在水平长钻孔中使用。
3.cn202010290706.1披露了一种在煤层顶板、底板钻孔中增透煤层的方法，其先用钻孔设备钻出垂直井和水平孔，然后利用油管推送方式将增透装置推送至水平孔中。对于水平长钻孔，这种方式很难将增透装置送至远距离的水平长钻孔内，而且增透装置需要携带电缆线，电缆线容易断，使得增透装置在水平长钻孔内的运送更加不方便。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种煤层水平长钻孔增透系统。
5.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种煤层水平长钻孔增透系统，水平长钻孔由钻进系统钻出，钻进系统包括钻进电机、与钻进电机相连的钻杆、以及与钻杆相连的钻头，其特征在于，钻杆中空设置，钻杆中安装有随钻头前进的增透装置，增透装置包括安装在钻杆中的声波振动棒和/或电脉冲装置。
6.上述技术方案，将增透装置安装在钻杆中，利用钻杆将增透装置送入水平长钻孔中，可在钻水平长钻孔的同时进行增透作业，沿着水平长钻孔致裂周边煤体，增强煤层透气性，提高煤层气井的产量。其中，声波振动棒产生的高能声场振动波对煤层的小尺度孔隙改造效果较好，有利于提高煤层气解吸扩散量；电脉冲装置产生的电脉冲对煤体裂隙致裂作用好，有利于煤层气渗流速度的提高；声波振动棒和电脉冲装置结合，可实现对煤体全尺度孔隙结构的增透改造，打通所有的煤层气运移通道，将显著提高改造的增透效果，提高煤层气井的产量。
7.在本实用新型的一种优选实施方式中，钻杆包括外钻杆和位于外钻杆中的内钻杆，增透装置安装在外钻杆与内钻杆的容置空间中，内钻杆为电缆管，与增透装置连接的电缆线位于内钻杆中。
8.上述技术方案，将内钻杆可作为铺设电缆线的电缆管，由此无需单独设置铺设电缆线的套管。
9.在本实用新型的一种优选实施方式中，钻杆远离钻头的末端连接有随钻连接器，钻杆与随钻连接器转动连接，内钻杆中的电缆线通过电缆接头与随钻连接器电性连接且转
动连接。
10.上述技术方案，设置与钻杆转动连接的随钻连接器，电缆随钻杆转动，钻杆转动时随钻连接器不转动，电缆线的电缆接头在随钻连接器中转动，避免钻杆内电缆线绕线。
11.在本实用新型的一种优选实施方式中，电缆线为具有绝缘层的双芯电缆。
12.上述技术方案，电缆线外设置绝缘层用于隔离高压水和电缆线内部的铜导线。
13.在本实用新型的一种优选实施方式中，外钻杆内设有若干沿其长度方向间隔设置的支撑结构，内钻杆与外钻杆之间采用支撑结构连接。
14.上述技术方案，由支撑结构对内钻杆进行支撑和固定，避免内钻杆内的电缆线因钻杆移动而与外钻杆内壁摩擦而损坏。
15.在本实用新型的一种优选实施方式中，钻杆中还设有用于检测钻头方位的方位传感器和用于检测钻头倾角的倾角传感器，方位传感器和倾角传感器的信号输出端与控制器的输入端电连接，控制器与远程终端电连接。
16.上述技术方案，通过设置方位传感器和倾角传感器实时检测钻头的方位和倾角数据，并传输给远程终端，供施工人员参考和决策，用于实时了解钻孔钻进轨迹，进而修正和控制钻孔钻进方向。
17.在本实用新型的一种优选实施方式中，钻杆远离钻头的末端连接有随钻连接器，钻头与随钻连接器转动连接，控制器位于水平长钻孔外或钻杆内；当控制器位于水平长钻孔外时，控制器通过随钻连接器与方位传感器和倾角传感器的电缆电性连接；当控制器位于钻杆内时，连接控制器的电缆线与随钻连接器电性连接，由随钻连接器将控制器获取的数据传输给远程终端。
18.上述技术方案，通过随钻连接器来连接钻杆中的电缆线，钻杆转动时，随钻连接器不转动但仍与钻杆中的电缆线电性连接，可避免钻杆内电缆线绕线。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1是本技术实施例的一种煤层水平长钻孔增透系统的结构示意图。
22.说明书附图中的附图标记包括：煤层10、垂直井21、水平长钻孔22、钻进电机30、钻杆40、外钻杆41、内钻杆42、钻头50、增透装置60、声波振动棒61、电脉冲装置62、控制器71、方位传感器72、倾角传感器73、随钻连接器80。
具体实施方式
23.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
26.本实用新型提供了一种煤层水平长钻孔增透系统，如图1所示，在本实用新型中，水平长钻孔22由钻进系统钻出，钻进系统包括钻进电机30、与钻进电机30相连的钻杆40、以及与钻杆40相连的钻头50。其中，钻杆40中空设置，钻杆40中安装有随钻头50前进的增透装置60，增透装置60包括安装在钻杆40中的声波振动棒61和/或电脉冲装置62，优选同时设置声波振动棒61和电脉冲装置62。
27.本实用新型将钻进电机30安装地面上，工人先操作钻进系统钻出垂直井21，然后钻出与垂直井21连通的水平长钻孔22，钻出垂直井21和水平长钻孔22的方式为现有技术，在此不详述。本实用新型对钻杆40进行改进，将增透装置60安装在钻杆40中，利用钻杆40将增透装置60送入水平长钻孔22中，在钻进的同时，增透装置60发出高能振动波和电脉冲冲击波，沿着水平长钻孔22致裂周边煤体，增强煤层10透气性。
28.其中，声波振动棒61产生的高能声场振动波对煤层10的小尺度孔隙改造效果较好，有利于提高煤层10气解吸扩散量；电脉冲装置62产生的电脉冲对煤体裂隙致裂作用好，有利于煤层气渗流速度的提高。本实用新型声波振动棒61和电脉冲装置62结合，可实现对煤体全尺度孔隙结构的增透改造，打通所有的煤层气运移通道，将显著提高改造的增透效果，提高煤层气井的产量。
29.在本实用新型中，钻杆40包括外钻杆41和位于外钻杆41中的内钻杆42，内钻杆42与外钻杆41之间采用支撑结构连接，由支撑结构对内钻杆42进行支撑和固定。增透装置60安装在外钻杆41与内钻杆42的容置空间中，内钻杆42为电缆管，与增透装置60连接的电缆线位于内钻杆42中，电缆线为具有绝缘层的双芯电缆，电缆线的电缆接头为快插接头，电缆线通过快插接头与电器件相连。
30.在本实施方式中，钻杆40远离钻头50的末端连接有随钻连接器80，随钻连接器80设置在地面上，钻杆40与随钻连接器80转动连接，内钻杆42中的电缆线通过电缆接头与随钻连接器80电性连接且转动连接。设置与钻杆40转动连接随钻连接器80，电缆线随钻杆40转动，钻杆40转动时随钻连接器80不转动，电缆线的电缆接头在随钻连接器80中转动，避免钻杆40内电缆线绕线。
31.在本实用新型的另一优选的实施方式中，钻杆40中还设有用于检测钻头50方位的方位传感器72和用于检测钻头50倾角的倾角传感器73，方位传感器72和倾角传感器73的信号输出端与控制器71的输入端相连，控制器71与远程终端相连。其中，方位传感器72和倾角传感器73也设在外钻杆41与内钻杆42的容置空间中，方位传感器72和倾角传感器73的电缆线位于内钻杆42中，控制器71位于水平长钻孔22外，控制器71通过随钻连接器80与方位传感器72和倾角传感器73的电缆线电性连接。
32.方位传感器72和倾角传感器73实时检测钻头50的方位和倾角数据，通过钻杆40中
的电缆线，将检测的数据通过随钻送水器实时传递给控制器71，控制器71在接收到检测数据后，传输给远程终端，供施工人员参考和决策，用于实时了解钻孔钻进轨迹，进而修正和控制钻孔钻进方向。
33.需要说明的是，控制器71也可设在钻杆40内，则控制器71也设在外钻杆41与内钻杆42的容置空间中，连接控制器71的电缆线与随钻连接器80电性连接，由随钻连接器80将控制器71获取的数据传输给远程终端。
34.在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种煤层水平长钻孔增透系统，所述水平长钻孔由钻进系统钻出，所述钻进系统包括钻进电机、与钻进电机相连的钻杆、以及与钻杆相连的钻头，其特征在于，所述钻杆中空设置，所述钻杆中安装有随钻头前进的增透装置，所述增透装置包括安装在钻杆中的声波振动棒和/或电脉冲装置。2.如权利要求1所述的一种煤层水平长钻孔增透系统，其特征在于，所述钻杆包括外钻杆和位于外钻杆中的内钻杆，所述增透装置安装在外钻杆与内钻杆的容置空间中，所述内钻杆为电缆管，与增透装置连接的电缆线位于所述内钻杆中。3.如权利要求2所述的一种煤层水平长钻孔增透系统，其特征在于，所述钻杆远离钻头的末端连接有随钻连接器，所述钻杆与随钻连接器转动连接，内钻杆中的电缆线通过电缆接头与随钻连接器电性连接且转动连接。4.如权利要求2所述的一种煤层水平长钻孔增透系统，其特征在于，所述电缆线为具有绝缘层的双芯电缆。5.如权利要求2所述的一种煤层水平长钻孔增透系统，其特征在于，所述外钻杆内设有若干沿其长度方向间隔设置的支撑结构，内钻杆与外钻杆之间采用支撑结构连接。6.如权利要求1-5中任一项所述的一种煤层水平长钻孔增透系统，其特征在于，所述钻杆中还设有用于检测钻头方位的方位传感器和用于检测钻头倾角的倾角传感器，方位传感器和倾角传感器的信号输出端与控制器的输入端电连接，控制器与远程终端电连接。7.如权利要求6所述的一种煤层水平长钻孔增透系统，其特征在于，所述钻杆远离钻头的末端连接有随钻连接器，所述钻杆与随钻连接器转动连接，所述控制器位于水平长钻孔外或钻杆内；当控制器位于水平长钻孔外时，控制器通过随钻连接器与方位传感器和倾角传感器的电缆线电性连接；当控制器位于钻杆内时，连接控制器的电缆线与随钻连接器电性连接，由随钻连接器将控制器获取的数据传输给远程终端。

技术总结
本实用新型提出了一种煤层水平长钻孔增透系统，水平长钻孔由钻进系统钻出，钻进系统包括钻进电机、与钻进电机相连的钻杆、以及与钻杆相连的钻头，其特征在于，钻杆中空设置，钻杆中安装有随钻头前进的增透装置，增透装置包括安装在钻杆中的声波振动棒和电脉冲装置。本实用新型对钻杆进行改进，将增透装置安装在钻杆中，利用钻杆将增透装置送入水平长钻孔中，可在钻水平长钻孔的同时进行增透作业。本实用新型将声波振动棒和电脉冲装置结合，可实现对煤体全尺度孔隙结构的增透改造，打通所有的煤层气运移通道，将显著提高改造的增透效果，提高煤层气井的产量。高煤层气井的产量。高煤层气井的产量。


技术研发人员：张兴润 李云 叶川 周建伟 刘鹏 裴露辉 李全贵 王劭波 杜军 武亚男 赵政舵 杨帆 赵渝龙
受保护的技术使用者：山西潞安集团余吾煤业有限责任公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/7/27