本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水平井連續(xù)油管鉆塞管柱。

背景技術(shù)：

非常規(guī)油氣的開發(fā)，主要靠水平井分段壓裂技術(shù)來提高單井產(chǎn)量，其中水力泵送橋塞射孔壓裂一體化分段壓裂工藝技術(shù)已成為非常規(guī)油氣藏，特別是頁巖油氣藏開發(fā)的重要手段，該工藝分段壓裂完成后，井筒內(nèi)留有橋塞，為恢復(fù)井筒保證油氣生產(chǎn)暢通，就需要鉆磨銑掉橋塞，現(xiàn)有的鉆磨銑橋塞管柱結(jié)構(gòu)方式包括油管作業(yè)管柱與連續(xù)油管作業(yè)管柱兩種作業(yè)模式。

使用油管鉆磨銑橋塞，其地面設(shè)備是修井機，使用連續(xù)油管鉆磨銑橋塞，地面設(shè)備是連續(xù)油管作業(yè)機和配套的吊車等設(shè)備。油管鉆塞作業(yè)需要起下油管作業(yè)，對作業(yè)場地要求高，修井機起下油管耗費時間長，且井控設(shè)備的安裝、試壓、拆除及井口安裝的作業(yè)不但要求高而且存在二次壓井作業(yè)，會帶來油氣藏的二次污染，影響壓裂增產(chǎn)效果。

連續(xù)油管鉆塞作業(yè)靠滾筒連續(xù)起下油管，用時短，且井控安全。鉆塞后可以直接進行測試生產(chǎn)，不存在二次壓井帶來的污染問題，有利于發(fā)揮壓裂增產(chǎn)的效果，有利于保護油氣藏。連續(xù)油管鉆塞作業(yè)特別適合于“井工廠”模式的現(xiàn)場施工作業(yè)，是一體化作業(yè)模式的最佳鉆塞方式。

目前采用的連續(xù)油管鉆塞管柱為：管柱主要由連續(xù)油管接頭、單流閥、丟手、震擊器、馬達和磨鞋等組成。隨著目前水平井長度的增加，水平井段長度越來越長，連續(xù)油管施加在鉆具上的鉆壓也變得困難，導(dǎo)致水平段底部橋塞鉆除時間成倍增加，嚴(yán)重影響了鉆塞效率的提高，增加了頁巖氣藏的開發(fā)成本，降低了開發(fā)效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的鉆塞管柱的鉆具上的鉆壓不足而導(dǎo)致水平段橋塞鉆除時間過長的不足。

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種水平井連續(xù)油管鉆塞管柱，包括：依次相互連接的磨鞋、馬達、馬達頭、錨定加壓裝置以及震擊器。

根據(jù)本發(fā)明的水平井連續(xù)油管鉆塞管柱，其包括可以將鉆塞管柱錨定在水平井套管內(nèi)的錨定加壓裝置。錨定加壓裝置將鉆塞管柱錨定在水平井套管內(nèi)后，在對磨鞋進行加壓，以保證磨鞋的鉆壓。錨定后的鉆塞管柱可以平衡磨鞋鉆除橋塞時產(chǎn)生的軸向力，使得磨鞋鉆削過程穩(wěn)定，從而提高了鉆除橋塞的效率，縮短了鉆除橋塞的時間。

在一個實施例中，所述錨定加壓裝置包括與所述震擊器相連接的錨定機構(gòu)本體以及能夠沿所述錨定機構(gòu)本體徑向伸縮的錨爪。

在一個實施例中，所述錨定機構(gòu)本體包括中心孔以及與所述中心孔相連通且沿所述錨定機構(gòu)本體徑向延伸的階梯孔，所述錨爪設(shè)置在孔徑較大的第一階梯孔中且所述錨爪與所述第一階梯孔的孔壁之間密封配合。

在一個實施例中，所述錨爪包括底座以及凸出所述底座并沿所述中心孔的軸向延伸的支腳，所述支腳的端面上設(shè)置有凸起。

在一個實施例中，所述錨定機構(gòu)主體的外周面上固定連接有越過所述第一階梯孔的孔口的錨爪壓板，所述底座與所述錨爪壓板之間設(shè)置有彈簧。

在一個實施例中，所述錨定加壓裝置包括與所述馬達頭相連接的加壓機構(gòu)本體以及套設(shè)在所述加壓機構(gòu)本體的中心孔內(nèi)的中心管，所述中心管外周面設(shè)置有環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣的外周面與所述中心孔的孔壁密封配合。

在一個實施例中，所述中心孔包括孔徑較小的第一段以及孔徑較大的第二段，所述環(huán)形凸緣位于所述中心孔的第二段內(nèi)且能夠沿所述中心孔的第二段的軸向移動。

在一個實施例中，所述中心管還包括設(shè)置在所述環(huán)形凸緣一側(cè)的圓形管段，所述圓形管段插入到所述中心孔的第一段且與所述中心孔的第一段的孔壁之間形成有間隙。

在一個實施例中，所述中心管還包括設(shè)置在所述環(huán)形凸緣另一側(cè)的正棱柱形 管段，所述中心孔的第二段連接有端蓋，所述端蓋的中心設(shè)置有與所述正棱柱形管段形狀配合的通孔。

在一個實施例中，所述水平井連續(xù)油管鉆塞管柱還包括分別與所述錨定加壓裝置和震擊器相連接的振蕩器。

根據(jù)本發(fā)明的錨定加壓裝置，相對于現(xiàn)有技術(shù)，鉆塞管柱通過錨定加壓裝置的錨定機構(gòu)錨定在水平井套管內(nèi)，從而可以平衡了馬達對連續(xù)油管施加的扭矩，延長連續(xù)油管的使用壽命。同時，錨定加壓裝置中的加壓機構(gòu)可以保證磨鞋的鉆壓，提供鉆除橋塞效率。在鉆塞管柱在水平井中下入遇阻時，振蕩器可以消除鉆塞管柱下入遇阻的問題，解決了鉆塞管柱在水平井段下不到位的問題。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細(xì)的描述。

圖1是本發(fā)明實施例的鉆塞管柱的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的錨定加壓裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中A-A剖視示意圖。

圖4是圖3中B處局部放大圖。

圖5是本發(fā)明實施例的第一種錨爪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例的第二種錨爪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例的中心管的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明實施例的水平井連續(xù)油管鉆塞管柱10，包括用于鉆除橋塞的磨鞋11，與磨鞋11驅(qū)動連接的馬達12，固定連接到馬達12上的馬達頭13，與馬達頭13固定連接的錨定加壓裝置14，與錨定加壓裝置14固定連接的振蕩器15、與振蕩器15固定連接的震擊器16以及與震擊器16固定連接的連續(xù)油管接 頭17。水平井連續(xù)油管鉆塞管柱10下入到水平井套管內(nèi)的預(yù)定位置后，向鉆塞管柱10內(nèi)輸入帶有壓力的液體。錨定加壓裝置14進入工作狀態(tài)已將鉆塞管柱10錨定，液體可以驅(qū)動馬達12旋轉(zhuǎn)，進而馬達12驅(qū)動磨鞋11旋轉(zhuǎn)以鉆除位于水平井套管內(nèi)的橋塞。

錨定加壓裝置14包括錨定機構(gòu)、扶正機構(gòu)以及加壓機構(gòu)。錨定機構(gòu)與震擊器16相連接，加壓機構(gòu)與馬達頭13相連接，扶正機構(gòu)分別與錨定機構(gòu)和加壓機構(gòu)相連接。錨定加壓裝置14可以將鉆塞管柱10錨定在水平井套管內(nèi)，并且對磨鞋11施加一定的推力以增大磨鞋11的鉆壓，從而能夠提高鉆除橋塞的效率，縮短鉆除時間。

水平井連續(xù)油管鉆塞管柱10下入到水平井套管內(nèi)的預(yù)定位置后，鉆塞管柱10通過錨定機構(gòu)錨定在水平井套管內(nèi)，對鉆塞管柱10的周向移動和軸向移動起到限制作用，可以平衡馬達12帶動磨鞋11轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力以及磨鞋11鉆除橋塞時產(chǎn)生的軸向力，從而能夠保證磨鞋11鉆除橋塞時鉆塞管柱10的位置穩(wěn)定性。

如圖2所示，錨定機構(gòu)包括與振蕩器15螺紋連接的錨定機構(gòu)本體18、設(shè)置在錨定機構(gòu)本體18上的錨爪19以及與錨定機構(gòu)本體18固定連接的錨爪壓板20。如圖3、圖4所示，錨定機構(gòu)本體18包括中心孔以及與該中心孔相連通且沿錨定機構(gòu)本體18徑向延伸的階梯孔。階梯孔包括朝向外部且孔徑較大的第一階梯孔以及與中心孔相連通且孔徑較小的第二階梯孔。錨爪19座放在孔徑較大且朝向外部的第一階梯孔中并可以沿錨定機構(gòu)本體18的徑向伸出或者縮回。本實施例中，如圖3所示，階梯孔的軸線與中心孔的軸線的夾角α是90度。

本發(fā)明的實施例中，如圖5所示，錨爪19包括底座191以及與底座191相連接且對稱設(shè)置的兩個支腳192。底座191的外周面上設(shè)置有周向槽193。周向槽193中安裝有密封圈。錨爪19座放到第一階梯孔中時，周向槽193與第一階梯孔的孔壁擠壓密封圈以形成密封。兩個支腳192之間形成有沿底座191的軸向方向延伸的“一”字型的切槽194。錨定機構(gòu)還包括跨過第一階梯孔的孔口而將該孔口一分為二的錨爪壓板20。錨爪壓板20的兩端分別通過螺釘固定連接到錨定機構(gòu)本體18上。錨爪壓板20與錨爪19上的切槽194相對應(yīng)。

如圖4所示，切槽194的底部與錨爪壓板20之間設(shè)置有彈簧21。錨爪19的 底座191受力后，錨爪19的兩個支腳192會從第一階梯孔中伸出并逐漸靠近水平井套管的內(nèi)壁，而錨爪壓板20會進入到切槽194中，同時彈簧21被壓縮。伸出的兩個支腳192最終會抵壓在水平井套管的內(nèi)壁上，從而將整個鉆塞管柱10錨定在水平井套管內(nèi)。在解除錨定過程中，彈簧21用于推動錨爪19縮回第一階梯孔中以回復(fù)原位。

如圖5所示，錨爪19的兩個支腳192的端面上設(shè)置有凸起195。帶有凸起195的支腳192可以對水平井套管的內(nèi)壁產(chǎn)生更大的壓力，能夠保證鉆塞管柱10錨定狀態(tài)的穩(wěn)定性和可靠性。錨爪19的支腳192可以分別產(chǎn)生軸向和周向的錨定力，從而能夠平衡馬達12轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力以及磨鞋11鉆除橋塞時產(chǎn)生的軸向力，延長連續(xù)油管鉆塞管柱10的使用壽命。本實施例中，如圖5、圖6所示，錨爪19的兩個支腳192的端面上設(shè)置有與切槽194相垂直或者平行的條狀凸起195，凸起195的頂部為尖端，且頂部與水平井套管的孔壁相接觸，從而可以抵壓到水平井套管內(nèi)壁上。其他實施例中，凸起195可以構(gòu)造為正棱錐形或半球形。

液體進入錨定機構(gòu)本體18的中心孔中并對錨爪19的底座191施加一定壓力而推動錨爪19移動。錨爪19的兩個支腳192伸出第一階梯孔后，錨爪壓板20進入該切槽194，錨爪19的兩個支腳192從被錨爪壓板20分割形成的兩個孔口伸出直至抵壓在水平井套管的內(nèi)壁上。錨爪壓板20用于防止錨爪19從第一階梯孔中脫出，同時也與錨爪19共同對彈簧21施加擠壓力。

如圖圖3、4所示，扶正機構(gòu)包括與錨定機構(gòu)本體18螺紋連接的管道短節(jié)22以及套設(shè)在管道短節(jié)22的外周面上的扶正器23。扶正機構(gòu)用于調(diào)整鉆塞管柱10下入過程中在水平井套管中的位置，保證順利完成下入過程。鉆塞管柱10通過錨定機構(gòu)錨定后，錨定加壓裝置14的加壓機構(gòu)向磨鞋11施加一個推力以增大磨鞋11的鉆壓，保證磨鞋11與橋塞之間的切削壓力穩(wěn)定，從而提高了磨鞋11鉆除橋塞的效率，縮短了鉆除橋塞的時間。

如圖3、圖4所示，加壓機構(gòu)包括與扶正機構(gòu)的管道短節(jié)22螺紋連接的加壓機構(gòu)本體24以及設(shè)置在加壓機構(gòu)本體24內(nèi)的中心管25。加壓機構(gòu)本體24包括中心孔。該中心孔包括孔徑較小的第一段和孔徑較大的第二段。如圖7所示，中心管25上設(shè)置有環(huán)形凸緣251。環(huán)形凸緣251位于該中心孔的第二段。環(huán)形凸緣251的外周面上設(shè)置有周向槽193。周向槽193與中心孔的第二段的孔壁之間設(shè)置有密封圈。

如圖7所示，中心管25還包括分別位于環(huán)形凸緣251兩側(cè)的圓形管段252以及正棱柱形管段253。圓形管段252插入中心孔的第一段并與第一段的孔壁之間形成有間隙。液體進入該間隙而直接與環(huán)形凸緣251相接觸，從而液體對環(huán)形凸緣251的端面施加推力，進而推動中心管25移動。正棱柱形管段253位于中心孔的第二段。

如圖3、圖4所示，在中心孔的第二段的孔口螺紋連接有端蓋26。端蓋26中心設(shè)置有與正棱柱形管段253的外周面相配合的通孔。通孔的孔壁上設(shè)置有容納密封圈的周向槽193。正棱柱形管段253的外周面與通孔的孔壁擠壓密封圈以形成密封。正棱柱形管段253的一部分穿過該通孔而伸出中心孔的第二段。

端蓋26一方面用于與環(huán)形凸緣251配合以防止中心管25從加壓機構(gòu)本體24中脫出；另一方面，正棱柱形管段253與端蓋26的通孔配合時，可以將馬達12旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩通過加壓機構(gòu)本體24、管道短節(jié)22以及錨定機構(gòu)本體18最終傳遞到水平井套管上，避免了連續(xù)油管鉆塞管柱10受到扭矩沖擊而導(dǎo)致?lián)p壞，從而增加了連續(xù)油管鉆塞管柱10的使用壽命。本發(fā)明的實施例中，正棱柱形管段253是正八棱柱形管段。

如圖3、圖4所示，穿過端蓋26的通孔的正棱柱形管段253的端部上螺紋連接有管接頭27。管接頭27的另一端螺紋連接到馬達頭13上。在鉆塞管柱10完成錨定后，進入到加壓機構(gòu)本體24的中心孔的第一段的液體會對環(huán)形凸緣251施加一個軸向的推力以推動環(huán)形凸緣251在中心孔的第二段中軸向移動。中心管25的軸向移動可以帶動馬達頭13、馬達12以及磨鞋11進行軸向移動，從而能夠保證在鉆除橋塞的過程中磨鞋11施加在橋塞上的鉆壓的穩(wěn)定，提高了鉆除橋塞的效率，避免磨鞋11鉆壓不足而導(dǎo)致鉆除時間長的情況。另外，環(huán)形凸緣251在中心孔的第二段中軸向移動的距離大于等于一個橋塞的長度，從而保證不用移動鉆塞管柱10一次就可以鉆除橋塞。

本發(fā)明的實施例中，鉆塞管柱10還包括分別與錨定加壓裝置14以及震擊器16相連接的振蕩器15。當(dāng)連續(xù)油管鉆塞管柱10在水平井段中下入遇阻時，振蕩器15可以產(chǎn)生震蕩力，消除妨礙連續(xù)油管鉆塞管柱10下入的阻力，從而能夠解決鉆塞管柱10在水平井段下放不到位的問題。

本發(fā)明的鉆塞管柱10的工作過程如下：

步驟一：在地面上依次連接磨鞋11、馬達12、馬達頭13、錨定加壓裝置14、振蕩器15、震擊器16以及連續(xù)油管接頭17，各構(gòu)件之間通過螺紋連接。

步驟二：將鉆塞管柱10以及防噴管連接到井口。

步驟三：將鉆塞管柱10下入井中的第一個橋塞處。

步驟四：啟動錨定加壓裝置14和馬達12，鉆塞管柱10錨定在水平井套管內(nèi)，馬達12帶動磨鞋11鉆除第一個橋塞。

步驟五：鉆除第一個橋塞后，采用沖洗液循環(huán)將鉆屑清洗干凈。

步驟六：停止馬達12，繼續(xù)下入鉆塞管柱10至第二個橋塞處。

步驟七：重復(fù)步驟四、步驟五、步驟六，依次鉆除各個橋塞。

步驟八：停止馬達12，起出鉆塞管柱10。

在鉆塞管柱10下入過程遇阻時，啟動振蕩器15，消除鉆塞管柱10下入阻力，從而將鉆塞管柱10下入到位。在鉆除全部橋塞后，將鉆塞管柱10起出。起出過程鉆塞管柱10遇阻時，啟動震擊器16，消除鉆塞管柱10起出阻力，從而順利將鉆塞管柱10起出。當(dāng)鉆塞管柱10遇阻嚴(yán)重，震擊器16不能接觸起出阻力時，投球，進行液壓丟手，起出上部鉆塞管柱10。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。