專利名稱：自推式徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自推式徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置，適用于石油、天然氣和煤層氣鉆井以及儲(chǔ)層改造，提高油氣和煤層氣產(chǎn)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
老油田進(jìn)入開發(fā)后期，開采稠油、薄油層以及低滲透油層等難動(dòng)用儲(chǔ)量是挖潛、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵；另外，由于我國煤層氣儲(chǔ)層的低壓、低滲和低吸附氣飽和度的特性，煤層氣井的日產(chǎn)量低、遞減速度快也已成為亟待解決的問題。徑向水平井技術(shù)是水平井提高原油和煤層氣采收率和產(chǎn)量深入發(fā)展的產(chǎn)物。其顯著特點(diǎn)在于有效增加油氣和煤層氣儲(chǔ)層的泄 露面積，單井產(chǎn)量高；同時(shí)，徑向水平段長度大，擴(kuò)大油氣和煤層氣的滲流面積，降低油氣和煤層氣的滲流阻力，大大提高單井產(chǎn)量和最終采收率。傳統(tǒng)的徑向水平井技術(shù)需要套管段銑和大直徑擴(kuò)孔等復(fù)雜工藝，導(dǎo)致作業(yè)成本增加；在徑向水平鉆進(jìn)過程中，高壓鉆管彎曲轉(zhuǎn)向困難，水平段長度達(dá)不到預(yù)定深度，增產(chǎn)效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種自推式徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置，用于將高壓鉆管在套管內(nèi)實(shí)現(xiàn)由垂直到水平的順利轉(zhuǎn)向，同時(shí)提供高壓鉆管水平段前進(jìn)所需的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)徑向水平段的不斷延伸，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。本發(fā)明的特征一種自推式徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置，包括換向閥(IA)、行程開關(guān)(2B)、活塞缸體組件(3C)、自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)(4D)、接頭(5E)以及轉(zhuǎn)向軌道(6F)。其特征在于所述換向閥(IA)由閥體(3)、閥芯(4)組成，對(duì)活塞(9)上下端面的高壓和低壓進(jìn)行實(shí)時(shí)切換；所述行程開關(guān)(2B)包括兩個(gè)位于活塞桿上端的流道(5)和流道￠)、填塊1(7)以及填塊2(8)，實(shí)現(xiàn)對(duì)孔隊(duì)、孔A2、孔O2以及孔D2兩兩之間有選擇地連通；所述活塞缸體組件(3C)主要由缸體(11)、活塞(12)和限位槽(13)組成；所述自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)(4D)包括彈簧(14)、小活塞(15)、橡膠塊(18)以及壓帽(19)，在活塞將要下行送進(jìn)時(shí)，自動(dòng)抱緊高壓鉆管，活塞將要恢復(fù)原來位置時(shí)，松開高壓鉆管；所述接頭(5E)的作用是連接活塞(10)和自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)(4D)所處的腔室，其上面的兩個(gè)流道(16)的直徑大小控制著高壓鉆管的送進(jìn)速度；所述轉(zhuǎn)向軌道^F)為高壓鉆管的順利彎曲轉(zhuǎn)向提供通道，并保證高壓鉆管水平進(jìn)入油氣或煤層氣儲(chǔ)層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)使高壓鉆管可以直接在套管內(nèi)完成由垂直方向到水平方向的彎曲轉(zhuǎn)向，避免了傳統(tǒng)徑向水平井所需的套管段銑和擴(kuò)孔等復(fù)雜工藝，降低了作業(yè)成本；同時(shí)，為高壓鉆管的彎曲轉(zhuǎn)向以及徑向水平段的延伸提供持續(xù)的動(dòng)力，使其順利通過轉(zhuǎn)向器，并且有效增加徑向水平段長度。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明A-A向剖視圖。圖3為本發(fā)明換向閥的剖視圖。圖4為本發(fā)明自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的剖視圖。圖5為本發(fā)明換向閥中閥芯的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在附圖中，轉(zhuǎn)向裝置通過接頭2與油管進(jìn)行連接。在裝置本體上開有長方形的深槽20，以安放換向閥和連接孔A1和孔A2、出口 B1和孔B2、出口 C1、孔C2和孔C3、孔D1和孔D2、進(jìn)口 N1和孔N2的高壓軟管。在活塞缸體組件3C中，迷宮密封9保證流道6和流道7在分別連通孔N2和孔D2、孔A2和孔O2時(shí)相互之間不產(chǎn)生干擾。位于活塞桿下端的三個(gè)翼板和缸體內(nèi)壁上對(duì)應(yīng)的三個(gè)限位槽，保證活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使活塞桿上端 的流道5和流道6與孔N2、孔A2、孔O2、孔D2在活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中始終處于同一平面內(nèi)，而不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。其中，孔C3和孔C2同時(shí)與換向閥的出口 C1相連通。當(dāng)自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4D處于高壓腔室時(shí)，液壓力推動(dòng)小活塞15克服彈簧14的彈力，擠壓橡膠18發(fā)生彈性變形抱緊高壓鉆管1，在活塞10向下移動(dòng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓鉆管I的送進(jìn)；當(dāng)自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4D處于低壓腔室時(shí)，六個(gè)小活塞15在彈簧14的作用下使橡膠18松開高壓鉆管1，并隨活塞10復(fù)位至初始位置。接頭5E上的兩個(gè)流道16控制著自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4D向下移動(dòng)過程中的送進(jìn)速度。當(dāng)進(jìn)行徑向水平鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，通過接頭2上端的油管扣與油管連接后下入到預(yù)定位置。然后在油管內(nèi)部下入高壓鉆管I至轉(zhuǎn)向軌道入口處，同時(shí)向高壓鉆管I和高壓鉆管I與油管之間的環(huán)空泵入高壓流體。流體先進(jìn)入進(jìn)口 N1，然后通過孔N1和孔N2之間的高壓軟管，在填塊I上的半環(huán)形流道的作用下，使A2與N1相通，從而換向閥的上端處于高壓狀態(tài)；同時(shí)，通過孔D1和D2之間的高壓軟管和填塊2上的半環(huán)形流道的連通作用下，使換向閥的下端與裝置和套管之間的環(huán)空相通，而處于低壓狀態(tài)。此時(shí)，閥芯4在其兩端壓差的作用下向下移動(dòng)。當(dāng)閥芯4移動(dòng)至換向閥的下端時(shí)，出口 C1和進(jìn)口 M、出口 B1和O2相互連通，在B1和B2X1和C2之間高壓軟管的作用下，使活塞10的上端面壓力升高，而活塞10下端面的壓力降低。此時(shí)，活塞在上下端面壓差的作用下，推動(dòng)活塞10向下移動(dòng)。同時(shí)，由于孔C3和出口 C1也相互連通，使自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4D也處于高壓的環(huán)境中，六個(gè)小活塞15擠壓橡膠18抱緊高壓鉆管I實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓鉆管I的送進(jìn)。當(dāng)活塞10運(yùn)動(dòng)至最下端時(shí)，位于活塞桿上端的流道5和流道6自動(dòng)與孔N2、孔A2、孔O2以及孔D2對(duì)正并連通，分別使孔N2和孔D2、孔A2和孔O2相互連通。此時(shí)，換向閥的閥芯4的兩端的高壓和低壓進(jìn)行調(diào)換，推動(dòng)閥芯4向上移動(dòng)。當(dāng)閥芯4移動(dòng)至換向閥的上端時(shí)，出口 B1和M進(jìn)口相通，出口 C1通過閥芯4內(nèi)部的空腔與O1相通，使活塞10的下端面的壓力升高，而上端面處于低壓環(huán)境，在壓差的作用下活塞上移。與此同時(shí)，自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4D也處于低壓環(huán)境中，橡膠18也自動(dòng)松開對(duì)高壓鉆管I的抱緊，隨活塞10復(fù)位至初始位置，如此交替進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓鉆管I的往復(fù)送進(jìn)，使其順利通過轉(zhuǎn)向軌道，并不斷地向地層水平延伸，直至達(dá)到預(yù)定深度。接頭5E上的流道16的直徑大小決定著自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4D向下的移動(dòng)速度，通過調(diào)節(jié)流道16的直徑，可以對(duì)活塞10的送進(jìn)速度進(jìn)行控制。自推式轉(zhuǎn)向裝置可以對(duì)高壓鉆管I在轉(zhuǎn)向軌道的入口的近距離處進(jìn)行往復(fù)送進(jìn)，可以避免了高壓鉆管I由于長距離送進(jìn)帶來的屈曲問題，為徑向水平鉆進(jìn)，特別是長距離水平延伸提供了必要的設(shè)備。以上所述僅為本發(fā)明最具代表性的實(shí)施方式，凡依據(jù)本發(fā)明申請專利范圍內(nèi)所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本 發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種自推式徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置，包括換向閥、行程開關(guān)、活塞缸體組件、自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)、接頭以及轉(zhuǎn)向軌道。其特征在于所述換向閥由閥體、閥芯組成；所述行程開關(guān)包括位于活塞桿上端的流道和填塊；所述活塞缸體組件主要由缸體、活塞、翼板和限位槽組成；所述自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)包括彈簧、小活塞、橡膠塊以及壓帽，在活塞下行送進(jìn)時(shí)，自動(dòng)抱緊高壓鉆管，反之則松開；所述接頭的作用是連接活塞和自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)所處的高壓腔室，其上面的兩個(gè)流道控制送進(jìn)速度；所述轉(zhuǎn)向軌道為高壓鉆管在套管內(nèi)轉(zhuǎn)向提供通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的行程開關(guān)上的環(huán)形流道，使換向閥的出口與活塞上下端面所在腔室有選擇地連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，利用液壓力和彈簧彈力完成對(duì)高壓鉆管的抱緊和松開動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自推式徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置，適用于石油、天然氣和煤層氣鉆井以及儲(chǔ)層改造領(lǐng)域；包括換向閥、行程開關(guān)、活塞缸體組件、自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)、接頭以及轉(zhuǎn)向軌道。其特征在于所述換向閥由閥體、閥芯組成；所述行程開關(guān)包括位于活塞桿上端的流道和填塊；所述活塞缸體組件主要由缸體、活塞、翼板和限位槽組成；所述自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)包括彈簧、小活塞、橡膠塊以及壓帽，在活塞下行送進(jìn)時(shí)，自動(dòng)抱緊高壓鉆管，反之則松開；所述接頭的作用是連接活塞和自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)所處的高壓腔室，其上面的兩個(gè)流道控制送進(jìn)速度；所述轉(zhuǎn)向軌道為高壓鉆管在套管內(nèi)轉(zhuǎn)向提供通道，避免了套管段銑和擴(kuò)孔的復(fù)雜工藝，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，可有效增加水平段長度。
文檔編號(hào)E21B7/04GK102704840SQ20121015645
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者周衛(wèi)東, 師偉, 李羅鵬, 王瑞和 申請人:中國石油大學(xué)(華東)