一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于石油鉆井分支井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，由上部鉆具、定向儀器、定向?qū)Ｓ脝娱y、鎖緊與解鎖裝置、螺桿鉆具、鉆頭和裸眼斜向器依次串聯(lián)連接組成，所述的裸眼斜向器包括導(dǎo)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(shè)置在錨定筒內(nèi)部的斜面體上，錨定筒的上端通過螺紋與導(dǎo)斜體相連接。工具串下入到預(yù)定位置，裸眼斜向器通過定向儀器定向后，定向?qū)Ｓ脝娱y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(zhuǎn)動剪斷剪切螺釘進行開窗側(cè)鉆。利用該種工具串的工藝方法可實現(xiàn)裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆，大大提高分支井鉆井效率。
【專利說明】
一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于石油鉆井水平井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串。
【背景技術(shù)】
[0002]開窗側(cè)鉆技術(shù)，通過在主井眼中開窗側(cè)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(cè)鉆技術(shù)有效地開發(fā)了油藏的潛力，使以前被認(rèn)為是不能經(jīng)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(cè)鉆是作業(yè)的關(guān)鍵一環(huán)，而一趟鉆開窗側(cè)鉆可縮短鉆井周期，降低鉆井成本。
[0003]要想一趟鉆實現(xiàn)開窗側(cè)鉆作業(yè)，需解決以下問題:裸眼水平段要求具有循環(huán)排沙功能;水平段不能利用投球的方式實現(xiàn)斜向器的座封;斜向器調(diào)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(zhuǎn)動進行開窗側(cè)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(xiàn)裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)一次下井完成裸眼水平段循環(huán)排沙，斜向器定向錨定、座封，開窗及鉆進的一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，從而實現(xiàn)了一趟鉆開窗側(cè)鉆作業(yè)，本實用新型提供的這種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，由上部鉆具、定向儀器、定向?qū)Ｓ脝娱y、鎖緊與解鎖裝置、螺桿鉆具、鉆頭及裸眼斜向器依次串聯(lián)連接組成，所述的裸眼斜向器包括導(dǎo)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(shè)置在錨定筒內(nèi)部的斜面體上，錨定筒的上端通過螺紋與導(dǎo)斜體底部相連接。
[0005]所述的導(dǎo)斜體頂部與鉆頭通過剪切螺釘連接。
[0006]所述的導(dǎo)斜體與鉆頭之間設(shè)置有傳壓管線。
[0007]所述的傳壓管線沿著導(dǎo)斜體背面軸向設(shè)置，傳壓管線連通鉆頭內(nèi)腔與錨定筒內(nèi)部的斜面體壓力腔。
[0008]所述的定向儀器為MWD或LWD無線隨鉆測量儀器。
[0009]所述的定向?qū)Ｓ脝娱y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(jié)構(gòu)的a接頭、b接頭、c接頭、d接頭，a接頭和b接頭的內(nèi)部裝有旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)，所述的旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)下部旋接旋轉(zhuǎn)筒，c接頭和d接頭的內(nèi)部下端均有環(huán)形凸臺，旋轉(zhuǎn)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(nèi)部下端的環(huán)形凸臺上開設(shè)有豎直貫穿該環(huán)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(shè)置有一個旁通孔，旁通孔貫穿c接頭的管壁。
[0010]所述的旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)由管狀的推力爪、定爪、旋轉(zhuǎn)爪組成，推力爪、旋轉(zhuǎn)爪一同安裝在定爪內(nèi)，推力爪位于旋轉(zhuǎn)爪的上方，旋轉(zhuǎn)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(cè)上端固定有活塞，旋轉(zhuǎn)爪的下端與旋轉(zhuǎn)筒連接。
[0011]所述的鎖緊與解鎖裝置包括螺桿殼體和設(shè)置在螺桿殼體內(nèi)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(nèi)部安裝有中芯筒，所述的中芯筒上部與上接頭內(nèi)部通過上花鍵副連接，中芯筒中部設(shè)置有止退卡簧，中芯筒中部與上接頭通過剪釘固定，剪釘?shù)募魯鄩毫Ω哂诼阊坌毕蚱鞯淖鈮毫?，可防止中芯筒的軸向竄動，止退卡簧下方的上接頭上設(shè)置有與止退卡簧嚙合的止退臺階，上接頭中部設(shè)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(shè)置有導(dǎo)流孔，止退卡簧和止退臺階脫開狀態(tài)最大距離大于下花鍵副的長度。
[0012]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。
[0013]本實用新型提供的這種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串實施的具體工藝方法的實施步驟如下:
[0014]步驟一、循環(huán)排沙:將工具串下到預(yù)定開窗位置，開栗進行循環(huán)，鉆井液通過上部鉆具、定向儀器后從定向?qū)Ｓ脝娱y的旁通孔返出，將環(huán)空落沙返排出井口。
[0015]步驟二、裸眼斜向器定向:轉(zhuǎn)動鉆柱，調(diào)整裸眼斜向器導(dǎo)斜體的朝向，開栗，利用定向儀器上傳定向數(shù)據(jù)，確定開窗位置，即完成裸眼斜向器的定向。
[0016]步驟三、裸眼斜向器座封:裸眼斜向器定向完成后，繼續(xù)開、停栗，直至定向?qū)Ｓ脝娱y打開，開栗時，鉆井液壓力通過上部鉆具、定向儀器、定向?qū)Ｓ脝娱y、鎖緊與解鎖裝置、螺桿鉆具、鉆頭、傳壓管線傳至錨定筒內(nèi)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。
[0017]步驟四、螺桿鉆具解鎖:壓力繼續(xù)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(qū)動鉆頭，剪斷剪切螺釘和傳壓管線。
[0018]步驟五、開窗側(cè)鉆:按合理的開窗側(cè)鉆排量，驅(qū)動螺桿鉆具和鉆頭沿導(dǎo)斜體進行開窗側(cè)鉆。
[0019]本實用新型的有益效果:
[0020]本實用新型的定向儀器選用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(dǎo)斜體的朝向，確定開窗位置。
[0021]本實用新型采用的定向?qū)Ｓ瞄y可保證裸眼斜向器導(dǎo)斜體找準(zhǔn)朝向前，定向?qū)Ｓ瞄y以下的工具串不會動作。
[0022]本實用新型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。
[0023]本實用新型的導(dǎo)斜體頂部與鉆頭通過剪切螺釘連接，可實現(xiàn)在水平段調(diào)整導(dǎo)斜體的朝向。
[0024]本實用新型的導(dǎo)斜體與鉆頭之間設(shè)置傳壓管線，可實現(xiàn)裸眼斜向器座封時所需的座封壓力。
[0025]以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型工具串連接示意圖。
[0027]圖2為定向?qū)Ｓ脝娱y的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3為螺桿鉆具鎖緊與解鎖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中標(biāo)記為:
[0030]1-上部鉆具，2-定向儀器，3-定向?qū)Ｓ脝娱y，4-鎖緊與解鎖裝置，5-螺桿鉆具，6-鉆頭，7-傳壓管線，8-導(dǎo)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(zhuǎn)嚙合機構(gòu)，18-旋轉(zhuǎn)筒，19-推力爪，20-定爪，21_旋轉(zhuǎn)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(dǎo)流孔。
【具體實施方式】
[0031]實施例1:
[0032]本實用新型提供了一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，如圖1所示，由上部鉆具1、定向儀器2、定向?qū)Ｓ脝娱y3、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(lián)連接組成，所述的裸眼斜向器包括導(dǎo)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(shè)置在錨定筒9內(nèi)部的斜面體上，錨定筒9的上端通過螺紋與導(dǎo)斜體8相連接。所述的導(dǎo)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(jié)構(gòu)可實現(xiàn)在水平段調(diào)整導(dǎo)斜體8的朝向。所述的導(dǎo)斜體8與鉆頭6之間設(shè)置有傳壓管線7，傳壓管線7沿著導(dǎo)斜體8背面軸向設(shè)置，傳壓管線7連通鉆頭6內(nèi)腔與錨定筒9內(nèi)部的斜面體壓力腔，可實現(xiàn)裸眼斜向器座封時所需的座封壓力。
[0033]—種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串的具體工藝方法步驟如下:
[0034]步驟一、循環(huán)排沙
[0035]將工具串下到預(yù)定開窗位置，開栗進行循環(huán)，鉆井液會通過上部鉆具1、定向儀器2后從定向?qū)Ｓ脝娱y3的旁通孔11返出，將環(huán)空落沙返排出井口，達到清洗井眼的目的。在此過程中，裸眼斜向器不會座封，螺桿鉆具5不會解鎖，鉆頭6不會轉(zhuǎn)動。
[0036]步驟二、裸眼斜向器定向
[0037]轉(zhuǎn)動鉆柱，調(diào)整裸眼斜向器導(dǎo)斜體8的朝向，開栗，利用定向儀器2上傳定向數(shù)據(jù)，如導(dǎo)斜體8的朝向不符合開窗位置，繼續(xù)轉(zhuǎn)動鉆柱調(diào)整導(dǎo)斜體8的朝向，直到定向儀器2上傳的定向數(shù)據(jù)符合開窗位置的要求，即完成裸眼斜向器的定向。在此過程中，裸眼斜向器不會座封，螺桿鉆具5不會解鎖，鉆頭6不會轉(zhuǎn)動。
[0038]步驟三、裸眼斜向器座封
[0039]裸眼斜向器定向完成后，繼續(xù)開、停栗，直至定向?qū)Ｓ脝娱y3打開，開栗時，鉆井液壓力通過上部鉆具1、定向儀器2、定向?qū)Ｓ脝娱y3、鎖緊與解鎖裝置4、螺桿鉆具5、鉆頭
6、傳壓管線7傳至錨定筒9內(nèi)部的斜面體壓力腔，壓力升至座封壓力時，錨定爪10伸出，座封在井壁上，即完成裸眼斜向器的座封。在此過程中，螺桿鉆具5不會解鎖，鉆頭6不會轉(zhuǎn)動。
[0040]步驟四、螺桿鉆具解鎖
[0041 ]壓力繼續(xù)升至鎖緊與解鎖裝置4的解鎖壓力時，其剪釘剪斷，螺桿鉆具5解鎖，驅(qū)動鉆頭6，剪斷剪切螺釘12和傳壓管線7。
[0042]步驟五、開窗側(cè)鉆
[0043]按合理的開窗側(cè)鉆排量，驅(qū)動螺桿鉆具5和鉆頭6沿導(dǎo)斜體8進行開窗側(cè)鉆。
[0044]實施例2:
[0045]在實施例1的基礎(chǔ)上，水平分支井井況復(fù)雜，特別是裸眼段易出現(xiàn)沉沙、井壁坍塌等情況，因此要求斜向器具有循環(huán)井眼通道的功能，保證井眼暢通與井壁的穩(wěn)定性，使斜向器順利下入?，F(xiàn)有技術(shù)中對斜向器定向常用的定向方式有兩種:第一種是采用陀螺儀定向:下入陀螺儀定向后，并起出陀螺儀，再投球堵住斜向器水眼，進行斜向器的座封錨定。該種方式存在以下問題:1、陀螺儀很難下放到預(yù)定位置;2、無法有效控制斜向器定向角度，造成定向偏差較大;3、工藝復(fù)雜，耗時費力。第二種是采用預(yù)置定向工具(如MWD)進行定向:MWD串聯(lián)在斜向器上部。該種方式存在以下問題:1、如果采用斜向器中心孔循環(huán)鉆井液，因MWD擋住了斜向器的投球通道，斜向器在循環(huán)、定向后無法采用投球方式完成錨定座封;2、如果采用旁通孔循環(huán)鉆井液，不投球，控制排量剪斷銷釘實現(xiàn)斜向器的定向、座封，該種方式會出現(xiàn)斜向器定向未成功便完成座封的誤動作。
[0046]本實用新型采用的定向儀器2為MWD或LWD無線隨鉆測量儀器，采用的定向?qū)Ｓ脝娱y3解決了現(xiàn)有技術(shù)中陀螺儀很難下放到預(yù)定位置，無法有效控制斜向器定向角度，定向偏差較大，工藝復(fù)雜，耗時費力，過程控制困難和斜向器定向未成功便完成座封的誤動作的問題，如附圖2所示，本實用新型所述的定向?qū)Ｓ脝娱y3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(jié)構(gòu)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(nèi)部裝有旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)17，所述的旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)17下部旋接旋轉(zhuǎn)筒18，旋轉(zhuǎn)筒18的中部設(shè)置有左旋螺旋槽，螺旋升角小于自鎖角，螺旋圈數(shù)可調(diào)，c接頭15和d接頭16的內(nèi)部下端均有環(huán)形凸臺，旋轉(zhuǎn)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及與下彈簧22配合的支撐軸承、彈簧座和保持腔體內(nèi)壓力平衡的平衡活塞，c接頭15內(nèi)部下端的環(huán)形凸臺下部設(shè)置有貫穿c接頭15管壁的限位螺釘，所述的旋轉(zhuǎn)筒18中部外壁上設(shè)置有與所述限位螺釘相適配的限位槽，限位螺釘與所述的旋轉(zhuǎn)筒18左旋螺旋槽頂部嚙合。d接頭16內(nèi)部下端的環(huán)形凸臺上開設(shè)有豎直貫穿該環(huán)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。
[0047]旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)17通過緊定螺釘固定于a接頭13中部內(nèi)側(cè)，旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)17下部外側(cè)與旋轉(zhuǎn)筒18上部內(nèi)側(cè)通過花鍵副連接，旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)旋轉(zhuǎn)帶動旋轉(zhuǎn)筒18旋轉(zhuǎn)，同時旋轉(zhuǎn)筒18在下彈簧22作用下上行，平衡活塞也一同上行，直至旋轉(zhuǎn)筒18的下端部與d接頭16內(nèi)臺階孔脫開，傳壓孔23打開，與此同時，連通孔24關(guān)閉，實現(xiàn)鉆具內(nèi)部壓力通過傳壓孔23傳遞至斜向器座封。
[0048]旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)由管狀的推力爪19、定爪20、旋轉(zhuǎn)爪21組成，推力爪19、旋轉(zhuǎn)爪21—同安裝在定爪20內(nèi)，推力爪19位于旋轉(zhuǎn)爪21的上方，旋轉(zhuǎn)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13下部相固定，推力抓外側(cè)上端固定有活塞，旋轉(zhuǎn)爪21的下端與旋轉(zhuǎn)筒18連接。定爪20內(nèi)孔下端為內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)，該內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)端部為鋸齒狀斜面結(jié)構(gòu)，推力爪19下端為外花鍵結(jié)構(gòu)，該外花鍵結(jié)構(gòu)端部為三角形齒形結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)爪21上端為外花鍵結(jié)構(gòu)，外花鍵端部為鋸齒狀斜面結(jié)構(gòu)，所述推力爪19下端的外花鍵結(jié)構(gòu)固定在定爪20的內(nèi)花鍵內(nèi)，旋轉(zhuǎn)爪21上端的外花鍵結(jié)構(gòu)固定在定爪20內(nèi)花鍵內(nèi)，定爪20內(nèi)花鍵與推力爪19、旋轉(zhuǎn)爪21的外花鍵數(shù)量一致，定爪20鋸齒狀斜面結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)爪21鋸齒狀斜面結(jié)構(gòu)相同，定爪20、推力爪19與旋轉(zhuǎn)爪21可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)嚙合，推力爪19旋轉(zhuǎn)帶動旋轉(zhuǎn)爪21，動力推力爪19傳遞至旋轉(zhuǎn)爪21，旋轉(zhuǎn)爪21再通過外部花鍵副將動力傳遞至旋轉(zhuǎn)筒18，實現(xiàn)動力自上而下的傳輸。
[0049]本實用新型所述的定向?qū)Ｓ脝娱y3連接在MWD與裸眼斜向器之間，之間設(shè)置有傳壓管線7，定向?qū)Ｓ脝娱y3在不同的階段的具體工作如下:
[0050]1、開栗循環(huán)時
[0051]下鉆至預(yù)定水平位置，由于鉆井液經(jīng)過鉆具內(nèi)孔、旋轉(zhuǎn)爪21的旁通孔、環(huán)空時會產(chǎn)生一定的節(jié)流壓差Λρ，上活塞在節(jié)流壓差Λρ的作用下，帶動推力爪19沿定爪20的內(nèi)花鍵下行，直到上活塞的下端面頂住定爪20的上端面，推力爪19把旋轉(zhuǎn)爪21頂出定爪20的內(nèi)花鍵，上彈簧25被壓縮，與此同時，在上彈簧25的彈簧力作用下旋轉(zhuǎn)爪21的外花鍵與定爪20的內(nèi)花鍵槽發(fā)生一定角度的錯位，引起旋轉(zhuǎn)爪21滑動正轉(zhuǎn)，并通過花鍵副帶動旋轉(zhuǎn)筒18，在下彈簧22作用下旋轉(zhuǎn)筒18頂住限位螺釘沿左旋螺旋槽上行一定距離，此時，旁通孔11處于開啟狀態(tài)，傳壓孔23處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0052]2、停栗時
[0053]在上彈簧25的回位彈簧力下，上彈簧25帶動旋轉(zhuǎn)爪21頂住推力爪19上行復(fù)位，在復(fù)位過程中，旋轉(zhuǎn)爪21的外花鍵斜面齒會頂住定爪20的斜面齒產(chǎn)生滑動正轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)爪21的外花鍵導(dǎo)引至定爪20的內(nèi)花鍵槽內(nèi)，與此同時，旋轉(zhuǎn)爪21通過花鍵副帶動旋轉(zhuǎn)筒18繼續(xù)沿左旋螺旋槽上行一定距離，此時，旁通孔11仍處于開啟狀態(tài)，傳壓孔23仍處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0054]3、裸眼斜向器定向時
[0055]裸眼斜向器定向時，需要多次調(diào)整裸眼斜向器的導(dǎo)斜面朝向，并進行數(shù)次開、停栗來傳輸MWD定向數(shù)據(jù)，在此過程中，每開、停栗一次，旋轉(zhuǎn)爪21帶動旋轉(zhuǎn)筒18正轉(zhuǎn)一個嚙合齒數(shù)，本實用新型設(shè)置的一圈嚙合齒數(shù)為6?10齒，即開、停栗6?10次，旋轉(zhuǎn)筒18沿左旋螺旋槽上行一圈，螺旋槽圈數(shù)可調(diào)，裸眼斜向器定向完成時，旁通孔11仍處于開啟狀態(tài)，傳壓孔23仍處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0056]4、裸眼斜向器座封時，
[0057]只需進行數(shù)次開、停栗，旋轉(zhuǎn)筒18沿左旋螺旋槽上行，直至脫離限位螺釘?shù)氖`，并在下彈簧22的彈簧力作用下，上行至b接頭14下端部，旁通孔11處于關(guān)閉狀態(tài)，傳壓孔23因旋轉(zhuǎn)筒18的上行，實現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)筒18內(nèi)孔相通，處于開啟狀態(tài)，與此同時，鉆井液通過傳壓孔23、傳壓管線7進入到裸眼斜向器內(nèi)，立管壓力會出現(xiàn)驟升，對裸眼斜向器進行打壓，實現(xiàn)裸眼斜向器的座封。
[0058]這種定向?qū)Ｓ脝娱y3具有無需投球、無需控制排量變化，一趟鉆實現(xiàn)斜向器的定向、座封，過程可通過遠程遙控控制;作業(yè)完成后可回收，并能拆卸、重裝后可重復(fù)使用。
[0059]實施例3:
[0060]在實施例1的基礎(chǔ)上，裸眼斜向器連接于螺桿鉆具下部，裸眼斜向器的完全錨定是開窗側(cè)鉆的前提，只有當(dāng)裸眼斜向器完全錨定之后，螺桿鉆具才能轉(zhuǎn)動與裸眼斜向器脫離，并進行開窗側(cè)鉆，因此，裸眼斜向器完全錨定前，防止螺桿鉆具轉(zhuǎn)動成為整個一趟鉆開窗側(cè)鉆成敗的關(guān)鍵點，如附圖3所示，本實用新型所述的鎖緊與解鎖裝置4包括螺桿殼體26和設(shè)置在螺桿殼體26內(nèi)部的螺桿鉆具5，螺桿殼體26上部連接防掉筒28，防掉筒28的上部連接上接頭29，上接頭29與防掉筒28內(nèi)部安裝有中芯筒30，所述的中芯筒30上部與上接頭29內(nèi)部通過上花鍵副連接，中芯筒30中部設(shè)置有止退卡簧31，中芯筒30中部與上接頭29通過剪釘固定，剪釘?shù)募魯鄩毫Ω哂诼阊坌毕蚱鞯淖鈮毫Γ煞乐怪行就?0的軸向竄動，止退卡簧31下方的上接頭29上設(shè)置有與止退卡簧31嚙合的止退臺階，上接頭29中部設(shè)置有連通孔27，中芯筒30下部與螺桿鉆具5通過下花鍵副連接，中芯筒30與上接頭29之間、中芯筒30與螺桿鉆具5之間均采用花鍵副連接，可防止螺桿鉆具5周向轉(zhuǎn)動，下花鍵副上方的中芯筒30上設(shè)置有導(dǎo)流孔32，止退卡簧31和止退臺階脫開狀態(tài)最大距離大于下花鍵副的長度。在分支井鉆井過程中，將螺桿鉆具5及鎖緊與解鎖裝置連接在裸眼斜向器的上部，鉆井液通過中芯筒30的內(nèi)孔經(jīng)導(dǎo)流孔進入螺桿鉆具5，傳遞至裸眼斜向器，當(dāng)壓力升到裸眼斜向器的座封壓力后，裸眼斜向器完成座封，此時，螺桿鉆具5與中芯筒30之間的下花鍵副以及中芯筒30與上接頭29之間的上花鍵副均處于嚙合狀態(tài)，螺桿鉆具5不會轉(zhuǎn)動，處于鎖緊狀態(tài)；隨著鉆井液的繼續(xù)加入，裝置內(nèi)壓力繼續(xù)升高，當(dāng)壓力升至剪釘剪斷壓力時，在壓力的作用下，剪釘剪斷，中芯筒30在壓力的作用下下行，直到中芯筒30的止退卡簧與上接頭29的止退臺階處于嚙合狀態(tài)，與此同時，定制螺桿與中芯筒30的下花鍵副處于脫開狀態(tài)，螺桿鉆具5處于解鎖狀態(tài)，螺桿鉆具5在鉆井液的驅(qū)動下進行轉(zhuǎn)動，并釋放螺桿鉆具與裸眼斜向器固定連接點，進而實現(xiàn)開窗側(cè)鉆功能。
[0061]本實用新型所采用的這種螺桿鉆具鎖緊與解鎖裝置有效解決了裸眼斜向器定向時開栗循環(huán)導(dǎo)致螺桿鉆具5轉(zhuǎn)動的問題，可防止中芯筒30軸向竄動以及螺桿鉆具5的周向轉(zhuǎn)動，保證鉆井液能夠順利通過完成裸眼斜向器的座封，同時在裸眼斜向器錨定完成后，鎖緊機構(gòu)解鎖，中芯筒30與定制螺桿的下花鍵副脫離，保證了裸眼斜向器完全座封后螺桿鉆具5能夠正常轉(zhuǎn)動進行開窗側(cè)鉆，大大提高了水平井鉆井效率。
[0062]實施例4
[0063]在水平井水平段鉆井過程中，常常會鉆遇泥巖層或煤層，此時需在裸眼水平段實施側(cè)鉆以尋找砂巖層，在裸眼水平井段實施側(cè)鉆，目前常用的方法是打水泥塞，用螺桿鉆具滑動開窗側(cè)鉆，但在現(xiàn)場施工中經(jīng)常因水泥塞質(zhì)量差而導(dǎo)致側(cè)鉆周期延長甚至側(cè)鉆失敗，大幅增加了作業(yè)成本，另一種在裸眼水平段實施側(cè)鉆的方法是依靠斜向器開窗側(cè)鉆，該方法工藝簡單，費用相對較低，但是在技術(shù)上存在兩個難點:
[0064]—是無法完成斜向器定向，表現(xiàn)為測斜儀無法下至水平段測斜短節(jié)內(nèi)進行斜向器方位測定，若采用MffD定向，管柱內(nèi)中心通道被MffD脈沖發(fā)生器阻擋，憋壓鋼球無法從井口投至斜向器下端球座上，不能憋壓使斜向器錨定；二是常規(guī)斜向器的錨定卡瓦只適用于套管內(nèi)錨定，在裸眼水平段無法有效錨定，不能用于裸眼水平井段側(cè)鉆。
[0065]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中斜向器在裸眼水平段無法定向，錨定可靠性差的問題，本實用新型提供了一種專門針對裸眼水平段側(cè)鉆用斜向器，包括導(dǎo)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(shè)置在錨定筒9內(nèi)部的斜面體上，錨定筒9的上端通過螺紋與導(dǎo)斜體8底部相連接。通過采用定向?qū)Ｓ脝娱y3使這種水平井段側(cè)鉆用裸眼斜向器進行定向、錨定的操作簡單，提高了水平井段側(cè)鉆的成功率，縮短了作業(yè)周期，降低了作業(yè)費用。
[0066]實施例5
[0067]在實施例4的基礎(chǔ)上，所述的所述錨定爪10為多組，2個錨定爪10為一組，每一組中2個錨定爪10沿錨定筒9軸線對稱分布，相鄰兩組錨定爪10沿錨定筒9軸線間隔布置并相互垂直，且錨定筒9上沿錨定筒9軸向依次分布多組錨定爪10。本實用新型的這種結(jié)構(gòu)可以使該斜向器在裸眼井段井壁不規(guī)則的情況下具有極好的錨定效果，同時增加了單個錨定爪的錨定力，避免在井壁不規(guī)則時，三個以上錨定爪錨定出現(xiàn)個別錨定爪錨定不實的情況，有效保證了工作的安全可靠性。所述的錨定爪10的形狀是爪身是四棱柱形、爪頂是四棱錐形，錨定爪的這種結(jié)構(gòu)可以更有效的深入刺入地層從而保持更大的錨定力，保證了工作的安全可靠性。
[0068]本實用新型的上述實施例，僅僅是為了清楚的說明本實用新型所做的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限制。
【主權(quán)項】
1.一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:由上部鉆具(I)、定向儀器(2)、定向?qū)Ｓ脝娱y(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(lián)連接組成，所述的裸眼斜向器包括導(dǎo)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(shè)置在錨定筒(9)內(nèi)部的斜面體上，錨定筒(9)的上端通過螺紋與導(dǎo)斜體(8)底部相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的導(dǎo)斜體(8)頂部與鉆頭(6)通過剪切螺釘(12)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的導(dǎo)斜體(8)與鉆頭(6)之間設(shè)置有傳壓管線(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的定向儀器(2)為MffD或LWD無線隨鉆測量儀器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的定向?qū)Ｓ脝娱y(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1?結(jié)構(gòu)的a接頭(13)、b接頭(14)、c接頭(15)、d接頭(16)，a接頭(13)和13接頭(14)的內(nèi)部裝有旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)(17)，所述的旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)(17 )下部旋接旋轉(zhuǎn)筒(18 )，c接頭(15 )和d接頭(16)的內(nèi)部下端均有環(huán)形凸臺，旋轉(zhuǎn)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(nèi)部下端的環(huán)形凸臺上開設(shè)有豎直貫穿該環(huán)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(shè)置有一個旁通孔(11)，旁通孔(11)貫穿c接頭(15)的管壁。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)嚙合機構(gòu)(17)由管狀的推力爪(19)、定爪(20)、旋轉(zhuǎn)爪(21)組成，推力爪(19)、旋轉(zhuǎn)爪(21)—同安裝在定爪(20)內(nèi)，推力爪(19)位于旋轉(zhuǎn)爪(21)的上方，旋轉(zhuǎn)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(cè)上端固定有活塞，旋轉(zhuǎn)爪(21)的下端與旋轉(zhuǎn)筒(18)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的鎖緊與解鎖裝置(4)包括螺桿殼體(26)和設(shè)置在螺桿殼體(26)內(nèi)部的螺桿鉆具(5)，螺桿殼體(26)上部連接防掉筒(28)，防掉筒(28)的上部連接上接頭(29)，上接頭(29)與防掉筒(28)內(nèi)部安裝有中芯筒(30)，所述的中芯筒(30)上部與上接頭(29)內(nèi)部通過上花鍵副連接，中芯筒(30)中部設(shè)置有止退卡簧(31)，中芯筒(30)中部與上接頭(29)通過剪釘固定，剪釘?shù)募魯鄩毫Ω哂诼阊坌毕蚱鞯淖鈮毫Γ煞乐怪行就?30)的軸向竄動，止退卡簧(31)下方的上接頭(29)上設(shè)置有與止退卡簧(31)嚙合的止退臺階，上接頭(29)中部設(shè)置有連通孔(27)，中芯筒(30)下部與螺桿鉆具(5)通過下花鍵副連接，中芯筒(30)與上接頭(29)之間、中芯筒(30)與螺桿鉆具(5)之間均采用花鍵副連接，下花鍵副上方的中芯筒(30)上設(shè)置有導(dǎo)流孔(32)，止退卡簧(31)和止退臺階脫開狀態(tài)最大距離大于下花鍵副的長度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的錨定爪(10)為多組，2個錨定爪(10)為一組，每一組中2個錨定爪(10)沿錨定筒(9)軸線對稱分布，相鄰兩組錨定爪(10)沿錨定筒(9)軸線間隔布置并相互垂直，且錨定筒(9)上沿錨定筒(9)軸向依次分布多組錨定爪(10)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼水平井一趟鉆開窗側(cè)鉆工具串，其特征在于:所述的錨定爪(10)是四棱柱形、爪頂是四棱錐形。
【文檔編號】E21B29/06GK205477484SQ201620258824
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】葉文勇, 聶俊
【申請人】中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院