專利名稱：徑向水平井套管開(kāi)孔工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及油田鉆井領(lǐng)域中一種套管開(kāi)孔方法，尤其是一種徑向 水平井套管開(kāi)孔工藝。
背景技術(shù)：
徑向水平井是指在直井的套管內(nèi)壁沿徑向在同一個(gè)油層或不同 油層內(nèi)鉆出一個(gè)或數(shù)個(gè)不同方位的輻射狀水平井眼。套管開(kāi)孔工藝技 術(shù)是徑向水平井施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前的套管開(kāi)孔工藝技術(shù)施 工難度大、工作量大、成本高，施工后開(kāi)孔形狀不規(guī)則，無(wú)法達(dá)到預(yù)' 期的效果。出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是開(kāi)孔工藝存在以下缺點(diǎn)
(1) 采用水力開(kāi)孔時(shí)，開(kāi)孔噴嘴在高壓水流的反作用力下出現(xiàn) 回縮，無(wú)法與套管壁緊密接觸，而且水力開(kāi)孔施工后的開(kāi)孔形狀不規(guī) 則，高壓水流也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向器造成沖蝕；
(2) 機(jī)械式開(kāi)孔通常適用于轉(zhuǎn)向器曲率半徑較大的情況，曲率 半徑過(guò)小，鉆頭及其上部連接的機(jī)構(gòu)通過(guò)困難或不能通過(guò)，即使能通 過(guò)，摩阻也會(huì)較大，造成扭矩變大，在套管上開(kāi)孔比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種徑向水平井套管開(kāi) 孔工藝，該新工藝在很大程度上減小了鉆頭及其上部連接機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)' 向器時(shí)所受的阻力，鉆頭很容易通過(guò)轉(zhuǎn)向器直接作用在套管上，并且 轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭時(shí)，摩擦扭矩較小，提高了上部動(dòng)力源的使用效率，實(shí)現(xiàn)了 在套管上徑向開(kāi)孔，克服了套管內(nèi)壁徑向機(jī)械開(kāi)孔的難題，同時(shí)鉆頭 所鉆出的窗口形狀規(guī)則，開(kāi)孔后便于后期的噴射鉆進(jìn)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是首先，將轉(zhuǎn)向器螺紋連接在油管下 面下放到指定深度的套管開(kāi)孔處；然后在地面完成鉆頭、活節(jié)鉆軸、 小螺桿及連續(xù)管的下部鉆具組合連接，沿油管內(nèi)部下放到轉(zhuǎn)向器的通 道內(nèi)，當(dāng)開(kāi)孔鉆頭頂?shù)教坠軆?nèi)壁后，小螺桿的"u"型坐鍵槽正好坐 入轉(zhuǎn)向器頂端的"n"型坐鍵裝置上，形成雙向坐鍵。連續(xù)管鉆機(jī)與高壓泵車、水罐相連，形成一個(gè)完整的鉆井液供給i本系，高壓泵車從
水罐內(nèi)抽取清水，以1L/S的流量注入連續(xù)管內(nèi)，進(jìn)入與其相連的小-螺桿內(nèi)，使得小螺桿帶動(dòng)下部連接的活節(jié)鉆軸和鉆頭以140-160r/min 高速旋轉(zhuǎn)，在小螺桿及連續(xù)管自重的作用下，進(jìn)行切削套管作業(yè)，從 而實(shí)現(xiàn)了套管徑向開(kāi)孔。
上述的轉(zhuǎn)向器為分體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有"倒問(wèn)號(hào)"型通道，轉(zhuǎn)向器上 端內(nèi)固定有小螺桿定位座，小螺桿定位座的上部為坡面，坡面的上端 為坐鍵，小螺桿定位座的下部外壁上有與坡面相連通的坐鍵槽。
上述的小螺桿下端外壁螺紋連接小螺桿引鞋，小螺桿引鞋的下部 為與小螺桿定位座的坡面相吻合的斜面，斜面下端為與小螺桿定位座 的坐鍵槽相配合的引鞋坐鍵，小螺桿引鞋的上部外壁有與斜面相連通 的引鞋坐鍵槽，引鞋坐鍵槽與小螺桿定位座的坐鍵相配合，從而實(shí)現(xiàn)' 雙坐鍵。
上述的活節(jié)鉆軸由鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，由若干活節(jié)鉸接而成。 本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明克服了以往工藝的缺點(diǎn)，鉆頭
及活節(jié)鉆軸能夠輕易地通過(guò)轉(zhuǎn)向器，降低了活節(jié)鉆軸與轉(zhuǎn)向器之間的
摩阻，提高了對(duì)上部螺桿動(dòng)力的使用效率，鉆頭在小螺桿提供的動(dòng)力
下在套管上容易鉆出形狀規(guī)則的孔眼。


.圖1是本發(fā)明所用鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1中小螺桿引鞋的主視圖； 圖4是圖3的附視圖； 圖5是圖3的右視圖； 圖6是圖1中小螺桿定位座的主視圖； 圖7是圖6的附視圖； 圖8是圖6的右視圖9是圖1中活節(jié)鉆軸在轉(zhuǎn)向器內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。 1-轉(zhuǎn)向器，2-鉆頭，3-活節(jié)鉆軸，4-小螺桿，5-連續(xù)管，6-"倒 問(wèn)號(hào)"型通道，7-油管，8-小螺桿定位座，9-坡面，10-坐鍵槽，ll-小螺桿下端引鞋，12-斜面，13-引鞋坐鍵，14-活節(jié)，15-引鞋坐鍵槽，16-坐鍵。
具體實(shí)施方式
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下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
該徑向水平井套管開(kāi)孔工藝首先將轉(zhuǎn)向器1螺紋連接在油管7下 面下放到指定深度的套管開(kāi)孔處；然后在地面完成鉆頭2、活節(jié)鉆軸 3、小螺桿4及連續(xù)管5的下部鉆具組合連接，沿油管內(nèi)部下放到轉(zhuǎn) 向器1的"倒問(wèn)號(hào)"型通道6內(nèi)，當(dāng)開(kāi)孔鉆頭2頂?shù)教坠軆?nèi)壁后，小 螺桿4的"u"型坐鍵槽正好坐入轉(zhuǎn)向器1頂端的"n"型坐鍵裝置上， 形成雙向坐鍵。連續(xù)管鉆機(jī)與高壓泵車、水罐相連，形成一個(gè)完整的 鉆井液供給體系，高壓泵車從水罐內(nèi)抽取清水，以1L/S的流量注入 連續(xù)管內(nèi)，進(jìn)入與其相連的小螺桿4內(nèi)，使得小螺桿4帶動(dòng)下部連接 的活節(jié)鉆軸3和鉆頭2以140-160r/min高速旋轉(zhuǎn)，在小螺桿4及連 續(xù)管5自重的作用下，進(jìn)行切削套管作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)了套管徑向開(kāi)孔。'
轉(zhuǎn)向器l為分體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有"倒問(wèn)號(hào)"型通道6，采取了 "倒 問(wèn)號(hào)"的軌跡形式，實(shí)現(xiàn)了徑向井在垂直狀態(tài)下向水平方向施工的要 求。同時(shí)充分優(yōu)化了整個(gè)軌跡的設(shè)計(jì)，使得軌跡更加規(guī)則、圓滑。降 低了活節(jié)軟軸在軌跡中的摩擦阻力，使得鉆進(jìn)過(guò)程中降低切削過(guò)程需 要的軸向力。轉(zhuǎn)向器1上端內(nèi)固定有小螺桿定位座8，小螺桿定位座 8與小螺桿4下端的小螺桿引鞋11相對(duì)應(yīng)，小螺桿定位座8的上部 為坡面9，坡面9與小螺桿引鞋11上的斜面12相吻合。小螺桿及連 續(xù)管的下部鉆具組合連接，沿油管內(nèi)部下放到轉(zhuǎn)向器的通道內(nèi)，當(dāng)開(kāi) 孔鉆頭頂?shù)教坠軆?nèi)壁后，小螺桿引鞋11上的斜面12與小螺桿定位座 8的坡面9相吻合，小螺桿引鞋11的引鞋坐鍵13插入小螺桿定位座' 8的坐鍵槽10內(nèi)，小螺桿定位座8的坐鍵16插入小螺桿引鞋11的 引鞋坐鍵槽15內(nèi)，形成雙向坐鍵，起到了橫向固定螺桿的作用，提 高了小螺桿4輸出扭矩和輸出轉(zhuǎn)速。
小螺桿4為開(kāi)孔動(dòng)力源，上部與連續(xù)管5連接，通過(guò)連續(xù)管5 為小螺桿4輸送動(dòng)力水源，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉆頭2開(kāi)孔的動(dòng)力供給；小 螺桿通過(guò)提高輸出扭矩和輸出轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)下部活節(jié)鉆軸3和鉆頭2， 高速旋轉(zhuǎn)切削套管，使鉆頭2完成套管開(kāi)孔作業(yè)。
.活節(jié)鉆軸3用來(lái)連接小螺桿4和開(kāi)孔鉆頭2，傳導(dǎo)動(dòng)力源?；罟?jié)鉆軸3采取了鏈節(jié)方式，由若干活節(jié)14鉸接而成。從而提高了鉆軸的靈活性，增強(qiáng)了鉆軸的柔性，且剛度不失，滿足套管開(kāi)孔的要求。 與以往的結(jié)構(gòu)相比，其鏈節(jié)方式由于柔性大，通過(guò)轉(zhuǎn)向器l彎角處活節(jié)鉆軸3靈活性更強(qiáng)，大大降低了鉆頭通過(guò)轉(zhuǎn)向器的阻力，使鉆頭很' 容易通過(guò)轉(zhuǎn)向器。鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活節(jié)鉆軸由于柔性大，在轉(zhuǎn)向器內(nèi)塑 性變形小，從而與轉(zhuǎn)向器l之間的作用力變小，進(jìn)而摩阻變小，從而 提高了對(duì)上部小螺桿4動(dòng)力的使用效率。該技術(shù)已經(jīng)取得試驗(yàn)成功，在試驗(yàn)過(guò)程中泵車以1.04L/S的流量泵入清水，清水通過(guò)連續(xù)管直接作用于特制小螺桿上，螺桿產(chǎn)生156r/min的輸出轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)下部活節(jié)鉆軸和鉆頭高速旋轉(zhuǎn)切削套管，經(jīng)過(guò)大約9分鐘左右切削，成功鉆穿壁厚7.72mm小139.7mm的J-55套管。
權(quán)利要求
1、一種徑向水平井套管開(kāi)孔工藝，首先，將轉(zhuǎn)向器(1)螺紋連接在油管(7)下端下放到指定深度的套管開(kāi)孔處；然后在地面完成鉆頭(2)、活節(jié)鉆軸(3)、小螺桿(4)及連續(xù)管(5)的下部鉆具組合連接，沿油管內(nèi)部下放到轉(zhuǎn)向器(1)的通道內(nèi)，當(dāng)開(kāi)孔鉆頭(2)頂?shù)教坠軆?nèi)壁后，小螺桿(4)下端的“u”型引鞋正好坐入轉(zhuǎn)向器(1)頂端的“n”型坐鍵裝置上，形成雙向坐鍵。連續(xù)管鉆機(jī)與高壓泵車、水罐相連，形成一個(gè)完整的鉆井液供給體系，高壓泵車從水罐內(nèi)抽取清水，通過(guò)高壓泵車以1L/S的流量注入連續(xù)管內(nèi)，進(jìn)入與其相連的小螺桿(4)內(nèi)，使得小螺桿(4)帶動(dòng)下部連接的活節(jié)鉆軸(3)和鉆頭(2)以140-160r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在小螺桿(4)及連續(xù)管(5)自重作用下，進(jìn)行切削套管開(kāi)孔作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)套管徑向開(kāi)孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向水平井套管幵孔工藝，其特征在 于轉(zhuǎn)向器(l)為分體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有"倒問(wèn)號(hào)"型通道(6)，轉(zhuǎn)向器(l) 上端內(nèi)固定有小螺桿定位座(8)，小螺桿定位座(8)的上部為坡面(9)， 坡面(9)的上端為坐鍵(16)，小螺桿定位座(8)的下部外壁上有與坡面 (9)相連通的坐鍵槽(10)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向水平井套管開(kāi)孔工藝，其特征在 于小螺桿(4)下端外壁螺紋連接小螺桿引鞋(11)，小螺桿引鞋(U)-的下部為與小螺桿定位座(8)的坡面(9)相吻合的斜面(12)，斜面(12) 下端為與小螺桿定位座(8)的坐鍵槽(10)相配合的引鞋坐鍵(13)，小 螺桿引鞋(11)的上部外壁有與斜面(12)相連通的引鞋坐鍵槽(15)，引 鞋坐鍵槽(15)與小螺桿定位座(8)的坐鍵(16)相配合，從而實(shí)現(xiàn)雙坐 鍵。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向水平井套管開(kāi)孔工藝，其特征在 于活節(jié)鉆軸(3)為鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，由若干活節(jié)(14)鉸接而成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種徑向水平井套管開(kāi)孔工藝。該工藝首先將轉(zhuǎn)向器(1)螺紋連接在油管(7)下端下放到指定深度的套管開(kāi)孔處；然后在地面完成鉆頭(2)、活節(jié)鉆軸(3)、小螺桿(4)及連續(xù)管(5)的下部鉆具組合連接，沿油管內(nèi)部下放到轉(zhuǎn)向器(1)的通道內(nèi)，當(dāng)開(kāi)孔鉆頭(2)頂?shù)教坠芎?，小螺桿(4)的“u”型引鞋正好坐入轉(zhuǎn)向器(1)頂端的“n”型坐鍵裝置上，形成雙向坐鍵，連續(xù)管鉆機(jī)與高壓泵車、水罐相連，形成一個(gè)完整的水力動(dòng)力供給體系，從而實(shí)現(xiàn)了套管徑向開(kāi)孔。該新工藝可以實(shí)現(xiàn)5(1/2)″套管內(nèi)開(kāi)孔，孔眼直徑φ30mm，形狀規(guī)則，套管開(kāi)孔后，可實(shí)施后期的油層噴射鉆進(jìn)。
文檔編號(hào)E21B7/04GK101629472SQ20091007263
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者恒 張, 李瑞營(yíng), 楊志堅(jiān), 楊智光 申請(qǐng)人:大慶油田有限責(zé)任公司