一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串及工藝方法技術

本發明專利技術屬于石油鉆井分支井技術領域，具體涉及一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，由上部鉆具、定向儀器、定向專用啟動閥、鎖緊與解鎖裝置、螺桿鉆具、鉆頭和裸眼斜向器依次串聯連接組成，所述的裸眼斜向器包括導斜體、錨定筒和錨定爪，所述的錨定爪嵌裝在錨定筒筒壁的通孔中，且錨定爪通過剪釘固定于設置在錨定筒內部的斜面體上，錨定筒的上端通過螺紋與導斜體相連接。工具串下入到預定位置，裸眼斜向器通過定向儀器定向后，定向專用啟動閥打開，壓力通過傳壓管線傳至裸眼斜向器進行錨定，螺桿鉆具解鎖，鉆頭轉動剪斷剪切螺釘進行開窗側鉆。利用該種工具串的工藝方法可實現裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆，大大提高分支井鉆井效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于石油鉆井水平井
，具體涉及一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串及工藝方法。
技術介紹
開窗側鉆技術，通過在主井眼中開窗側鉆，可以將主井眼邊沿的更多油層開采出來，從而提高油井的利用效率和油藏的開采率，開窗側鉆技術有效地開發了油藏的潛力，使以前被認為是不能經濟開采的油藏得到充分高效的開采。因此，在裸眼水平井分支井鉆井過程中，開窗側鉆是作業的關鍵一環，而一趟鉆開窗側鉆可縮短鉆井周期，降低鉆井成本。要想一趟鉆實現開窗側鉆作業，需解決以下問題：裸眼水平段要求具有循環排沙功能；水平段不能利用投球的方式實現斜向器的座封；斜向器調整方位定向成功后，斜向器才能座封；斜向器座封后，鉆頭才能轉動進行開窗側鉆；鉆頭與斜向器的連接方式；鉆頭與斜向器座封壓力腔的壓力傳遞方式等系列問題。因此，解決好以上問題成為能否實現裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆的關鍵所在。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供了一種能夠實現一次下井完成裸眼水平段循環排沙，斜向器定向錨定、座封，開窗及鉆進的一趟鉆開窗側鉆工具串，從而實現了一趟鉆開窗側鉆作業，本專利技術提供的這種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，由上部鉆具、定向儀器、定向專用啟動閥、鎖緊與解鎖裝置、螺桿鉆具、鉆頭及裸眼斜向器依次串聯連接組成，所述的裸眼斜向器包括導斜體、錨定筒和錨定爪，所述的錨定爪嵌裝在錨定筒筒壁的通孔中，且錨定爪通過剪釘固定于設置在錨定筒內部的斜面體上，錨定筒的上端通過螺紋與導斜體底部相連接。所述的導斜體頂部與鉆頭通過剪切螺釘連接。所述的導斜體與鉆頭之間設置有傳壓管線。所述的傳壓管線沿著導斜體背面軸向設置，傳壓管線連通鉆頭內腔與錨定筒內部的斜面體壓力腔。所述的定向儀器為MWD或LWD無線隨鉆測量儀器。所述的定向專用啟動閥包括接頭，所述的接頭包括自上而下順次通過螺紋連接的具有中空圓筒結構的a接頭、b接頭、c接頭、d接頭，a接頭和b接頭的內部裝有旋轉嚙合機構，所述的旋轉嚙合機構下部旋接旋轉筒，c接頭和d接頭的內部下端均有環形凸臺，旋轉筒分別與c接頭、d接頭形成相通的空腔一和空腔二，所述的空腔一中裝有豎直方向的下彈簧，d接頭內部下端的環形凸臺上開設有豎直貫穿該環形凸臺的傳壓孔，a接頭中部有一連通孔，連通孔貫穿a接頭的管壁，與a接頭中空連通，c接頭的上部設置有一個旁通孔，旁通孔貫穿c接頭的管壁。所述的旋轉嚙合機構由管狀的推力爪、定爪、旋轉爪組成，推力爪、旋轉爪一同安裝在定爪內，推力爪位于旋轉爪的上方，旋轉爪與b接頭形成密封腔，所述密封腔中裝有豎直方向的上彈簧，定爪通過緊定螺釘和a接頭下部相固定，推力抓外側上端固定有活塞，旋轉爪的下端與旋轉筒連接。所述的鎖緊與解鎖裝置包括螺桿殼體和設置在螺桿殼體內部的螺桿鉆具，螺桿殼體上部連接防掉筒，防掉筒的上部連接上接頭，上接頭與防掉筒內部安裝有中芯筒，所述的中芯筒上部與上接頭內部通過上花鍵副連接，中芯筒中部設置有止退卡簧，中芯筒中部與上接頭通過剪釘固定，剪釘的剪斷壓力高于裸眼斜向器的座封壓力，可防止中芯筒的軸向竄動，止退卡簧下方的上接頭上設置有與止退卡簧嚙合的止退臺階，上接頭中部設置有連通孔，中芯筒下部與螺桿鉆具通過下花鍵副連接，中芯筒與上接頭之間、中芯筒與螺桿鉆具之間均采用花鍵副連接，下花鍵副上方的中芯筒上設置有導流孔，止退卡簧和止退臺階脫開狀態最大距離大于下花鍵副的長度。所述的所述錨定爪為多組，2個錨定爪為一組，每一組中2個錨定爪沿錨定筒軸線對稱分布，相鄰兩組錨定爪沿錨定筒軸線間隔布置并相互垂直，且錨定筒上沿錨定筒軸向依次分布多組錨定爪。本專利技術提供的這種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串的具體工藝方法的實施步驟如下：步驟一、循環排沙：將工具串下到預定開窗位置，開泵進行循環，鉆井液通過上部鉆具、定向儀器后從定向專用啟動閥的旁通孔返出，將環空落沙返排出井口。步驟二、裸眼斜向器定向：轉動鉆柱，調整裸眼斜向器導斜體的朝向，開泵，利用定向儀器上傳定向數據，確定開窗位置，即完成裸眼斜向器的定向。步驟三、裸眼斜向器座封：裸眼斜向器定向完成后，繼續開、停泵，直至定向專用啟動閥打開，開泵時，鉆井液壓力通過上部鉆具、定向儀器、定向專用啟動閥、鎖緊與解鎖裝置、螺桿鉆具、鉆頭、傳壓管線傳至錨定筒內部的斜面體壓力腔，壓力升至座封壓力時，錨定爪伸出，座封在井壁上，即完成裸眼斜向器的座封。步驟四、螺桿鉆具解鎖：壓力繼續升至鎖緊與解鎖裝置的解鎖壓力時，其剪釘剪斷，螺桿鉆具解鎖，驅動鉆頭，剪斷剪切螺釘和傳壓管線。步驟五、開窗側鉆：按合理的開窗側鉆排量，驅動螺桿鉆具和鉆頭沿導斜體進行開窗側鉆。本專利技術的有益效果：本專利技術的定向儀器選用MWD或LWD等無線隨鉆測量儀器，而不采用陀螺儀，避免了陀螺儀無法到達水平段的缺點，無線隨鉆測量儀器可在水平段測量裸眼斜向器導斜體的朝向，確定開窗位置。本專利技術采用的定向專用閥可保證裸眼斜向器導斜體找準朝向前，定向專用閥以下的工具串不會動作。本專利技術采用的鎖緊與解鎖裝置、螺桿鉆具可保證裸眼斜向器座封前，螺桿鉆具及鉆頭不會動作。本專利技術的導斜體頂部與鉆頭通過剪切螺釘連接，可實現在水平段調整導斜體的朝向。本專利技術的導斜體與鉆頭之間設置傳壓管線，可實現裸眼斜向器座封時所需的座封壓力。以下將結合附圖對本專利技術做進一步詳細說明。附圖說明圖1為本專利技術工具串連接示意圖。圖2為定向專用啟動閥的總體結構示意圖。圖3為螺桿鉆具鎖緊與解鎖裝置的結構示意圖。圖中標記為：1-上部鉆具，2-定向儀器，3-定向專用啟動閥，4-鎖緊與解鎖裝置，5-螺桿鉆具，6-鉆頭，7-傳壓管線，8-導斜體，9-錨定單元，10-錨定爪，11-旁通孔，12-剪切螺釘，13-a接頭，14-b接頭，15-c接頭，16-d接頭，17-旋轉嚙合機構，18-旋轉筒，19-推力爪，20-定爪，21-旋轉爪，22-下彈簧，23-傳壓孔，24-連通孔，25-上彈簧，26-螺桿殼體，27-連通孔，28-防掉筒，29-上接頭，30-中芯筒，31-止退卡簧，32-導流孔。具體實施方式實施例1：本專利技術提供了一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，如圖1所示，由上部鉆具1、定向儀器2、定向專用啟動閥3、鎖緊與解鎖裝置4、螺桿鉆具5、鉆頭6及裸眼斜向器依次串聯連接組成，所述的裸眼斜向器包括導斜體8、錨定筒9和錨定爪10，所述的錨定爪10嵌裝在錨定筒9筒壁的通孔中，且錨定爪10通過剪釘固定于設置在錨定筒9內部的斜面體上，錨定筒9的上端通過螺紋與導斜體8相連接。所述的導斜體8的頂部與鉆頭6通過剪切螺釘12連接，采用這種連接結構可實現在水平段調整導斜體8的朝向。所述的導斜體8與鉆頭6之間設置有傳壓管線7，傳壓管線7沿著導斜體8背面軸向設置，傳壓管線7連通鉆頭6內腔與錨定筒9內部的斜面體壓力腔，可實現裸眼斜向器座封時所需的座封壓力。一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串的具體工藝方法步驟如下：步驟一、循環排沙將工具串下到預定開窗位置，開泵進行循環，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：由上部鉆具（1）、定向儀器（2）、定向專用啟動閥（3）、鎖緊與解鎖裝置（4）、螺桿鉆具（5）、鉆頭（6）及裸眼斜向器依次串聯連接組成，所述的裸眼斜向器包括導斜體（8）、錨定筒（9）和錨定爪（10），所述的錨定爪（10）嵌裝在錨定筒（9）筒壁的通孔中，且錨定爪（10）通過剪釘固定于設置在錨定筒（9）內部的斜面體上，錨定筒（9）的上端通過螺紋與導斜體（8）底部相連接。

【技術特征摘要】
1.一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：由上部鉆具（1）、定向儀器（2）、定向專用啟動閥（3）、鎖緊與解鎖裝置（4）、螺桿鉆具（5）、鉆頭（6）及裸眼斜向器依次串聯連接組成，所述的裸眼斜向器包括導斜體（8）、錨定筒（9）和錨定爪（10），所述的錨定爪（10）嵌裝在錨定筒（9）筒壁的通孔中，且錨定爪（10）通過剪釘固定于設置在錨定筒（9）內部的斜面體上，錨定筒（9）的上端通過螺紋與導斜體（8）底部相連接。
2.根據權利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：所述的導斜體（8）頂部與鉆頭（6）通過剪切螺釘（12）連接。
3.根據權利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：所述的導斜體（8）與鉆頭（6）之間設置有傳壓管線（7）。
4.根據權利要求3所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：所述的傳壓管線（7）沿著導斜體（8）背面軸向設置，傳壓管線（7）連通鉆頭（6）內腔與錨定筒（9）內部的斜面體壓力腔。
5.根據權利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：所述的定向儀器（2）為MWD或LWD無線隨鉆測量儀器。
6.根據權利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：所述的定向專用啟動閥（3）包括接頭，所述的接頭包括自上而下順次通過螺紋連接的具有中空圓筒結構的a接頭（13）、b接頭（14）、c接頭（15）、d接頭（16），a接頭（13）和b接頭（14）的內部裝有旋轉嚙合機構（17），所述的旋轉嚙合機構（17）下部旋接旋轉筒（18），c接頭（15）和d接頭（16）的內部下端均有環形凸臺，旋轉筒（18）分別與c接頭（15）、d接頭（16）形成相通的空腔一和空腔二，所述的空腔一中裝有豎直方向的下彈簧（22），d接頭（16）內部下端的環形凸臺上開設有豎直貫穿該環形凸臺的傳壓孔（23），a接頭（13）中部有一連通孔（24），連通孔（24）貫穿a接頭（13）的管壁，與a接頭（13）中空連通，c接頭（15）的上部設置有一個旁通孔（11），旁通孔（11）貫穿c接頭（15）的管壁。
7.根據權利要求6所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側鉆工具串，其特征在于：所述的旋轉嚙合機構（17）由管狀的推力爪（19）、定爪（20）、旋轉爪（21）組成，推力爪（19）、旋轉爪（21）一同安裝在定爪（20）內，推力爪（19）位于旋轉爪（21）的上方，旋轉爪（21）與b接頭（14）形成密封腔，所述密封腔中裝有豎直方向的上彈簧（25），定爪（20）通過緊定螺釘和a接頭下部相固定，推力抓（19）外側上端固定有活塞，旋轉爪（21）的下端與旋...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉文勇，聶俊，
申請(專利權)人：中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院，
類型：發明
國別省市：陜西;61