本實(shí)用新型屬于油氣田分支井鉆井作業(yè)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在鉆井過(guò)程中，因鉆遇復(fù)雜層、偏離目的層、井眼軌跡偏移等原因，需要在裸眼段實(shí)施開(kāi)窗側(cè)鉆作業(yè)，重新鉆出新分支井眼。

常規(guī)的分支井套管開(kāi)窗側(cè)鉆作業(yè)中，斜向器的固定方式常采用在主井眼中預(yù)制定位短節(jié)，并利用斜向器底部連接定位接頭與其配合的作業(yè)方式，首先通過(guò)與定位短節(jié)相配合的定位接頭來(lái)測(cè)定定位短節(jié)的方位，然后通過(guò)地面調(diào)整斜向器與定位接頭之間的方位，使其與套管開(kāi)窗所需的方位一致，然后將斜向器下入井內(nèi)，座入預(yù)制定位短節(jié)的鍵槽中。利用此種方式，需要多次提下鉆，作業(yè)環(huán)節(jié)較多，工序復(fù)雜。

在裸眼水平段實(shí)施側(cè)鉆，較為可靠的方式是采用斜向器懸空側(cè)鉆，但目前常規(guī)斜向器的錨定卡瓦均適用于套管內(nèi)錨定，無(wú)法在裸眼井段實(shí)施有效錨定，這是因?yàn)槁阊鄱螏r石相比于套管材料，脆性大且強(qiáng)度低，卡瓦牙易滑脫；另外裸眼段有井眼擴(kuò)大現(xiàn)象，井眼形狀不規(guī)則，尺寸超過(guò)常規(guī)斜向器錨定卡瓦的錨定范圍，使斜向器無(wú)法有效錨定。

針對(duì)以上情況，亟需設(shè)計(jì)出一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機(jī)構(gòu)，攻克裸眼段斜向器的錨定定位難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于裸眼井段開(kāi)窗側(cè)鉆的斜向器錨定機(jī)構(gòu)，解決裸眼井段斜向器錨定定位的難題。

為此，本實(shí)用新型提供了一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機(jī)構(gòu)，包括連接上部開(kāi)窗斜向器導(dǎo)斜體的短節(jié)，還包括接頭、液缸、活塞桿、活塞、上卡瓦座、卡瓦、下卡瓦座、底部接頭和緊固套，所述的短節(jié)下端連接接頭，接頭下端外側(cè)連接液缸，接頭下端內(nèi)側(cè)連接活塞桿，液缸下端連接上卡瓦座，活塞桿下端連接活塞，活塞下端為實(shí)心芯軸，該實(shí)心芯軸依次穿過(guò)上卡瓦座、卡瓦、下卡瓦座和底部接頭的中心孔洞，活塞下端端部固定套裝著緊固套，緊固套上端面緊貼底部接頭下端面。

所述的活塞的上下部位分別形成腔室C和腔室B，所述的活塞桿、活塞為中空結(jié)構(gòu)，腔室B與活塞桿、活塞中心孔導(dǎo)通；所述的腔室C與液缸外部的環(huán)空連通。

所述的卡瓦兩頭分別安裝在上卡瓦座和下卡瓦座上，且卡瓦隨著下卡瓦座的軸向運(yùn)動(dòng)而做徑向運(yùn)動(dòng)。

所述的活塞分為上部的塞體和下部的實(shí)心芯軸，塞體上端面與接頭、液缸、活塞桿圍成腔室C，液缸上開(kāi)有通孔，腔室C通過(guò)該通孔與液缸外部的環(huán)空連通；塞體下端面與上卡瓦座之間形成腔室B，活塞上開(kāi)有通孔，腔室B通過(guò)該通孔與活塞中心孔導(dǎo)通。

所述的活塞上部的塞體上端面上還設(shè)置有鎖緊卡簧，接頭位于腔室C內(nèi)的下端面上設(shè)有齒狀的卡簧槽。

所述的上卡瓦座下端和下卡瓦座上端均設(shè)有沿活塞的實(shí)心芯軸軸向向外傾斜的斜導(dǎo)向槽，卡瓦的上下端分別安裝在上卡瓦座下端和下卡瓦座上端的斜導(dǎo)向槽內(nèi)。

所述的所述的上卡瓦座下端開(kāi)有三道軸向槽，每道軸向槽的內(nèi)側(cè)面開(kāi)有斜導(dǎo)向槽；所述的下卡瓦座有三瓣，每一瓣通過(guò)內(nèi)六角頭螺栓連接于底部接頭上，三瓣下卡瓦座形成和上卡瓦座下端相同的軸向槽結(jié)構(gòu)，每個(gè)槽的內(nèi)側(cè)面也開(kāi)有斜導(dǎo)向槽；卡瓦沿著活塞的實(shí)心芯軸周向分布有三塊，每塊卡瓦側(cè)面開(kāi)有斜導(dǎo)向槽，三塊卡瓦的斜導(dǎo)向槽與上卡瓦座及下卡瓦座軸向槽內(nèi)側(cè)面的斜導(dǎo)向槽互相嚙合。

所述的卡瓦的外壁上設(shè)有牙端部，該牙端部為圓錐尖頭，底部為圓柱形。

本實(shí)用新型提供的這種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機(jī)構(gòu)，具有以下有益效果：

一是采用特制錨定卡瓦：針對(duì)地層巖石的特點(diǎn)，將卡瓦牙設(shè)計(jì)為圓錐尖頭，有助于扎入巖石；另外，加大了卡瓦的錨定面積，增加有效錨定力，防止錨定松動(dòng)。

二是設(shè)計(jì)了芯軸拖拉的卡瓦推動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)活塞設(shè)置在卡瓦上部，芯軸為實(shí)心結(jié)構(gòu)，外徑較小，可有效擴(kuò)大卡瓦錨定的尺寸范圍，以應(yīng)對(duì)不規(guī)則井眼及井眼尺寸擴(kuò)大的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的Ⅰ部示意圖。

圖3是圖1的Ⅱ部示意圖。

圖4是圖1的A-A剖面示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、短節(jié)；2、接頭；3、液缸；4、活塞桿；5、鎖緊卡簧；6、活塞；7、上卡瓦座；8、卡瓦；9、下卡瓦座；10、底部接頭；11、緊固套；12、內(nèi)六角頭螺栓。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機(jī)構(gòu)，如圖1所示，包括連接上部開(kāi)窗斜向器導(dǎo)斜體的短節(jié)1，還包括接頭2、液缸3、活塞桿4、活塞6、上卡瓦座7、卡瓦8、下卡瓦座9、底部接頭10和緊固套11，所述的短節(jié)1下端連接接頭2，接頭2下端外側(cè)連接液缸3，接頭2下端內(nèi)側(cè)連接活塞桿4，液缸3下端連接上卡瓦座7，活塞桿4下端連接活塞6，活塞6下端為實(shí)心芯軸，該實(shí)心芯軸依次穿過(guò)上卡瓦座7、卡瓦8、下卡瓦座9和底部接頭10的中心孔洞，活塞6下端端部固定套裝著緊固套11，緊固套11上端面緊貼底部接頭10下端面，上述的連接均為絲扣連接，并且在絲扣端帶有密封圈。

活塞6的上下部位分別形成腔室C和腔室B，所述的活塞桿4、活塞6為中空結(jié)構(gòu)，腔室B與活塞6中心孔導(dǎo)通；所述的腔室C與液缸3外部的環(huán)空連通。

卡瓦8兩頭分別安裝在上卡瓦座7和下卡瓦座9上，且卡瓦8隨著下卡瓦座9的軸向運(yùn)動(dòng)而做徑向運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例中這種結(jié)構(gòu)，其工作原理如下：斜向器導(dǎo)斜體及該機(jī)構(gòu)通過(guò)鉆具送至需要錨定的裸眼井段后，來(lái)自鉆具中心的高壓液體，從上部進(jìn)入活塞桿4、活塞6的中心孔后，進(jìn)入腔室B，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，活塞6后部的實(shí)心芯軸拉動(dòng)緊固套11，緊固套11再推動(dòng)底部接頭10、下卡瓦座9向上運(yùn)動(dòng)，下卡瓦座9迫使卡瓦8隨著下卡瓦座9的軸向運(yùn)動(dòng)而做徑向運(yùn)動(dòng)，最終使得卡瓦8張開(kāi)卡住井壁巖石實(shí)現(xiàn)坐封，坐封完成后，地面泄壓，進(jìn)行下一步施工。

開(kāi)窗過(guò)程的軸向壓力和扭矩通過(guò)短節(jié)1、接頭2、液缸3、上卡瓦座7傳遞至卡瓦8。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上對(duì)斜向器錨定機(jī)構(gòu)的液體壓力作用進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中，活塞6分為上部的塞體和下部的實(shí)心芯軸，塞體上端面與接頭2、液缸3、活塞桿4圍成腔室C，液缸3上開(kāi)有通孔，腔室C通過(guò)該通孔與液缸3外部的環(huán)空連通；塞體下端面與上卡瓦座7之間形成腔室B，活塞6上開(kāi)有通孔，腔室B通過(guò)該通孔與活塞6中心孔導(dǎo)通。

腔室B通過(guò)孔和錨定機(jī)構(gòu)中心孔連通，承受來(lái)自鉆具中心的壓力，腔室C通過(guò)孔和環(huán)空連通，承受環(huán)空壓力，兩個(gè)腔室通過(guò)密封件實(shí)現(xiàn)壓力封隔。

結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，活塞6上部的塞體上端面上還設(shè)置有鎖緊卡簧5，接頭2位于腔室C內(nèi)的下端面上設(shè)有齒狀的卡簧槽。

來(lái)自鉆具中心的高壓液體，從上部進(jìn)入活塞桿4、活塞6的中心孔后，由活塞6上的通孔進(jìn)入腔室B，在液體壓力作用下，推動(dòng)活塞6向上運(yùn)動(dòng)，將腔室C內(nèi)液體由液缸3上的通孔壓出腔室C，同時(shí)活塞6后部的實(shí)心芯軸拉動(dòng)緊固套11，緊固套11再推動(dòng)底部接頭10、下卡瓦座9向上運(yùn)動(dòng)，下卡瓦座9迫使卡瓦8隨著下卡瓦座9的軸向運(yùn)動(dòng)而做徑向運(yùn)動(dòng)，使得卡瓦8張開(kāi)卡住井壁巖石，在卡瓦8張開(kāi)的后期，鎖緊卡簧5進(jìn)入接頭2內(nèi)孔的鋸齒形卡簧槽內(nèi)，鎖死活塞6，保持卡瓦8坐封力的鎖定，坐封完成后，地面泄壓，進(jìn)行下一步施工。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例在上述兩個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中，上卡瓦座7下端和下卡瓦座9上端均設(shè)有沿活塞6的實(shí)心芯軸軸向向外傾斜的斜導(dǎo)向槽，卡瓦8的上下端分別安裝在上卡瓦座7下端和下卡瓦座9上端的斜導(dǎo)向槽內(nèi)。

在卡瓦坐封過(guò)程中，隨著活塞6后部的實(shí)心芯軸拉動(dòng)緊固套11，緊固套11再推動(dòng)底部接頭10、下卡瓦座9向上運(yùn)動(dòng)，下卡瓦座9迫使卡瓦8沿著上卡瓦座7和下卡瓦座9的斜導(dǎo)向槽運(yùn)動(dòng)，卡瓦沿徑向張開(kāi)，直至卡瓦卡在井壁巖石上。

更具體地，結(jié)合圖1和圖4所示，上卡瓦座7下端開(kāi)有三道軸向槽，每道軸向槽的內(nèi)側(cè)面開(kāi)有斜導(dǎo)向槽；所述的下卡瓦座9有三瓣，每一瓣通過(guò)內(nèi)六角頭螺栓12連接于底部接頭10上，三瓣下卡瓦座9形成和上卡瓦座7下端相同的軸向槽結(jié)構(gòu)，每個(gè)槽的內(nèi)側(cè)面也開(kāi)有斜導(dǎo)向槽；卡瓦8沿著活塞6的實(shí)心芯軸周向分布有三塊，每塊卡瓦側(cè)面開(kāi)有斜導(dǎo)向槽，三塊卡瓦的斜導(dǎo)向槽與上卡瓦座7及下卡瓦座9軸向槽內(nèi)側(cè)面的斜導(dǎo)向槽互相嚙合。在卡瓦坐封過(guò)程中，隨著活塞6后部的實(shí)心芯軸拉動(dòng)緊固套11，緊固套11再推動(dòng)底部接頭10、下卡瓦座9向上運(yùn)動(dòng)，下卡瓦座9迫使卡瓦8沿著上卡瓦座7和下卡瓦座9軸向槽內(nèi)側(cè)面的斜導(dǎo)向槽運(yùn)動(dòng)，三瓣卡瓦同時(shí)沿徑向張開(kāi)，直至卡瓦卡在井壁巖石上。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例在上述三個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)，在本實(shí)施例中，卡瓦8的外壁上設(shè)有牙端部，該牙端部為圓錐尖頭，底部為圓柱形，且卡瓦的軸向長(zhǎng)度顯著大于常規(guī)斜向器卡瓦的長(zhǎng)度。

圓柱底、圓錐頭狀的牙端部，為卡瓦的坐封提供了更加便利的條件，隨著卡瓦8沿徑向張開(kāi)，其外壁上的牙端部會(huì)像刺頭一樣扎進(jìn)巖石中，使得坐封更加穩(wěn)固。因?yàn)槁阊鄱螏r石相比于套管材料，脆性大且強(qiáng)度低，卡瓦牙易滑脫；另外裸眼段有井眼擴(kuò)大現(xiàn)象，井眼形狀不規(guī)則，尺寸超過(guò)常規(guī)斜向器錨定卡瓦的錨定范圍，使斜向器無(wú)法有效錨定，而本實(shí)施例中的這種卡瓦錨定結(jié)構(gòu)，則解決裸眼井段斜向器錨定的難題，針對(duì)地層巖石的特點(diǎn)，將卡瓦牙設(shè)計(jì)為圓錐尖頭，有助于扎入巖石；另外，加大了卡瓦的錨定面積，增加有效錨定力，防止錨定松動(dòng)。

本實(shí)用新型中的結(jié)構(gòu)，活塞6右端為實(shí)心圓軸，中心無(wú)水眼，外徑較小。該結(jié)構(gòu)允許將卡瓦徑向厚度加大，增加卡瓦徑向張開(kāi)后的最大錨定尺寸。

綜上所述，本實(shí)用新型的這種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機(jī)構(gòu)，采用圓錐尖頭卡瓦牙，有助于扎入巖石錨定，且卡瓦的錨定面積大，可增加有效錨定力；設(shè)計(jì)了芯軸拖拉的卡瓦推動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)活塞設(shè)置在卡瓦上部，芯軸為實(shí)心結(jié)構(gòu)，外徑較小，可有效擴(kuò)大卡瓦錨定的尺寸范圍，以應(yīng)對(duì)不規(guī)則井眼及井眼尺寸擴(kuò)大的問(wèn)題

以上例舉僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實(shí)用新型相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。