快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，屬于石油鉆井領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田不斷開發(fā)，我國大部分油田已經(jīng)進(jìn)入到了勘探開發(fā)后期，隨著開采時(shí)間的增長，油田生產(chǎn)過程中，存在著大量的套損井、低產(chǎn)井、生產(chǎn)井、報(bào)廢井等，嚴(yán)重的降低了油田產(chǎn)量，影響油田勘探開發(fā)的效益。為充分挖掘老井潛力，油井開窗側(cè)鉆技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。開窗側(cè)鉆技術(shù)可以有效的降低油田的開發(fā)成本，對老井中的油藏資源進(jìn)行深入挖掘，而且可以充分利用老井原有的采油集輸設(shè)備，避免場地的重新建設(shè)，減少施工費(fèi)用，提高油田的綜合效益，因此套管開窗作業(yè)工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]套管開窗作業(yè)的目的有很多，主要是實(shí)現(xiàn)油井井眼和地層之間的連接通道。套管完成開窗之后，可以進(jìn)行相應(yīng)的定向井或水平井鉆進(jìn)，也可以利用工具和傳感器進(jìn)入地層中，收集地層信息。常用的開窗側(cè)鉆方法有裸眼側(cè)鉆、套管鍛銑開窗、斜向器開窗作業(yè)等，其中最常用、穩(wěn)定性最好的是斜向器開窗作業(yè)方法。斜向器開窗作業(yè)時(shí)，首先下入斜向器到井筒中的指定位置。鉆頭到達(dá)斜向器后，在斜向器錐面的作用下，鉆頭開始沿著鉆頭斜面前進(jìn)，鉆頭同時(shí)旋轉(zhuǎn)，隨著鉆頭的前進(jìn)，鉆頭開始鉆遇套管，鉆頭不斷的鉆開套管，最終進(jìn)套管完全鉆穿。套管開窗作業(yè)用到的鉆頭有常規(guī)鉆頭、專用的碳化鎢鉆頭。常規(guī)鉆頭中的牙輪鉆頭、天然金剛石鉆頭、PDC鉆頭、孕鑲金剛石鉆頭鉆頭等都可以作為套管開窗作業(yè)的鉆頭。
[0004]利用常規(guī)斜向器加鉆頭的開窗作業(yè)中，由于鉆頭軸線和套管平面存在夾角，因此僅有少部分鉆頭切削齒和套管接觸，為了防止鉆頭結(jié)構(gòu)的損壞，作業(yè)施加的鉆壓往往較小。而且由于套管的強(qiáng)度要比鉆井巖石的硬度高很多，因此往往會對開窗鉆頭造成較大的損壞，而且切割套管的速度較慢，套管開窗的成本較高，如果期間鉆頭損壞嚴(yán)重，需要多次起鉆更換鉆頭。受到鉆頭結(jié)構(gòu)和施工工藝的限制，套管開窗側(cè)鉆通常是不連續(xù)的，在完成套管開窗作業(yè)之后，需要重新起鉆，更換鉆頭或者施工工藝，反復(fù)起下鉆，會大大增加開窗側(cè)鉆的時(shí)間，增加施工成本。而且反復(fù)起鉆之后，容易對井身結(jié)構(gòu)和井眼質(zhì)量等造成影響，加大開窗側(cè)鉆失敗的概率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種可提高鉆頭破巖效率，提高側(cè)鉆速度，降低開窗側(cè)鉆成本，可以很好防止井斜和保護(hù)鉆頭的快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置。
[0006]本發(fā)明所述的快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，包括鉆桿、鉆頭、套管及斜向器，鉆桿和鉆頭內(nèi)部均設(shè)置鉆井液通過腔，鉆桿頂部連接注入裝置，注入裝置包括泥漿栗，泥漿栗通過主管線連接鉆桿頂部，鉆桿連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，主管線上設(shè)有兩端均與主管線連通的注入管線，注入管線上設(shè)置平衡管線，平衡管線連接鋼砂注入罐，鋼砂注入罐上部設(shè)置鋼砂入口，底部設(shè)置鋼砂出口，鋼砂出口連接注入管線，鋼砂注入罐下部設(shè)置鋼砂震動器，注入管線兩端與主管線連接處均設(shè)置注入管線閥門，主管線上設(shè)置主管線閥門。
[0007]鉆桿為可以彎曲的鉆桿，便于調(diào)整角度，完成側(cè)鉆作業(yè)，鋼砂存儲在鋼砂注入罐中，泥漿栗栗出的鉆井液通過高壓管線流經(jīng)鋼砂注入罐的底部，鋼砂在重力和鋼砂震動器的作用下向下運(yùn)動，不斷和流經(jīng)的高壓鉆井液混合，鋼砂下落的體積通過平衡管線補(bǔ)充同體積的鉆井液。混合后的鋼砂和鉆井液的混合物經(jīng)過主管線混合之后，繼續(xù)向下流動，達(dá)到開窗側(cè)鉆鉆頭，鋼砂從鉆頭噴嘴，以每分鐘上百萬次的速度沖擊套管。鉆頭在鉆壓作用下向下運(yùn)動，達(dá)到斜向器。同時(shí)鉆桿驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)，鉆頭開始鉆進(jìn)套管，同時(shí)鋼砂以高速、高頻沖擊套管，有效的降低了套管的強(qiáng)度，輔助鉆頭鉆進(jìn)套管，實(shí)現(xiàn)了鉆頭的快速開窗，開窗完成之后，鉆頭可以繼續(xù)鉆進(jìn)，同時(shí)鋼砂以尚速尚頻沖擊巖石，極大的提尚了鉆頭破巖效率，提高側(cè)鉆的速度，降低了開窗側(cè)鉆的成本。而且在鋼砂沖擊作用下，需要的鉆壓較小，可以很好防止井斜和保護(hù)鉆頭。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以驅(qū)動鉆桿旋轉(zhuǎn)，鉆桿旋轉(zhuǎn)可以帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)。本申請中提到的鉆井液是指泥漿栗栗出的泥漿。
[0008]主管線上設(shè)置水龍頭，水龍頭位于鉆桿上方。
[0009]泥漿栗連接泥漿池，泥漿池一側(cè)連接循環(huán)管，循環(huán)管另一端放置在鉆井井口位置。利于循環(huán)，提尚效率。
[0010]旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤套裝在鉆桿頂部外周，轉(zhuǎn)盤連接傳動裝置。
[0011 ] 鋼砂入口設(shè)置鋼砂注入灌入口閥門，鋼砂入口通過管道連接鋼砂儲罐，鋼砂儲罐安裝在泥漿池一側(cè)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是：
[0013]鋼砂從鉆頭噴嘴以高速和高頻噴出，沖擊套管壁，沖擊頻率可達(dá)每分鐘上百萬次，極大的降低了套管的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了對套管沖擊切割，輔助鉆頭快速完成套管開窗作業(yè)，完成套管開窗作業(yè)之后，不需要起鉆更換鉆頭和施工工藝，可以繼續(xù)采用鋼砂沖擊和鉆頭共同破巖的方式，完成側(cè)鉆作業(yè)。在鋼砂沖擊輔助破巖作用下，鉆頭破巖的速度得到極大的增大，而且需要增加的鉆壓較小，因此可以較好的防止井斜和保護(hù)鉆頭。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中：1、鉆頭2、斜向器3、套管4、鉆桿5、水龍頭6、鋼砂儲罐7、泥漿栗8、主管線閥門9、注入管線入口閥門10、平衡管線11、鋼砂入口 12、鋼砂注入罐13、注入管線出口閥門14、鋼砂震動器15、泥漿池16、主管線17、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置18、注入管線19、循環(huán)管。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
[0017]如圖1所示，本發(fā)明所述的快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，包括鉆桿4、鉆頭1、套管3及斜向器2，鉆桿4和鉆頭1內(nèi)部均設(shè)置鉆井液通過腔，鉆桿4頂部連接注入裝置，注入裝置包括泥漿栗7，泥漿栗7通過主管線16連接鉆桿4頂部，鉆桿4連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置17，主管線16上設(shè)有兩端均與主管線16連通的注入管線18，注入管線18上設(shè)置平衡管線10，平衡管線10連接鋼砂注入罐12，鋼砂注入罐12上部設(shè)置鋼砂入口 11，底部設(shè)置鋼砂出口，鋼砂出口連接注入管線18，鋼砂注入罐12下部設(shè)置鋼砂震動器14，注入管線18兩端與主管線16連接處均設(shè)置注入管線閥門，注入管線閥門分為注入管線入口閥門9和注入管線出口閥門13。主管線16上設(shè)置主管線閥門8。主管線16上設(shè)置水龍頭5，水龍頭5位于鉆桿4上方。泥漿栗7連接泥漿池15，泥漿池15 —側(cè)連接循環(huán)管19，循環(huán)管19另一端放置在鉆井井口位置。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置17包括轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤套裝在鉆桿4頂部外周，轉(zhuǎn)盤連接傳動裝置。鋼砂入口 11設(shè)置鋼砂注入灌入口閥門，鋼砂入口 11通過管道連接鋼砂儲罐6，鋼砂儲罐6安裝在泥漿池15 —側(cè)。主管線16包括水平管和立管，便于調(diào)節(jié)連接角度及方位。
[0018]在進(jìn)行套管開窗作業(yè)之前，首先將斜向器2下入到井筒中的指定位置，通過測量裝置將斜向器2的位置和方位布置好，將斜向器2錨定。主管線閥門8打開，注入管線入口閥門9關(guān)閉，鋼砂注入灌入口閥門關(guān)閉，注入管線出口閥門13關(guān)閉。打開注入罐入口閥門，將鋼砂添加到鋼砂注入罐12中，直至將鋼砂注入罐12加滿，關(guān)閉注入罐入口閥門，開啟鋼砂震動器14。
[0019]進(jìn)行套管開窗作業(yè)，將開窗側(cè)鉆鉆頭I連同鉆桿4下入到井筒中，直至鉆頭I到達(dá)斜向器2。開啟泥漿栗7，鉆井液經(jīng)過主管線閥門8，經(jīng)過立管，到達(dá)水龍頭5，進(jìn)入鉆桿4、鉆頭I中，鉆井液從開窗側(cè)鉆鉆頭I噴嘴噴出，再從井眼環(huán)空中返出達(dá)到井口，返到泥漿池15中，循環(huán)一段時(shí)間后，鉆桿4旋轉(zhuǎn)。打開注入管線入口閥門9、注入管線出口閥門13，緩慢關(guān)閉主管線閥門8，泥漿栗7栗出的鉆井液進(jìn)入到注入管線18中，到達(dá)鋼砂注入罐12底部，鋼砂在重力作用和鋼砂震動器14震動作用下和鉆井液不斷的混合，形成鋼砂和鉆井液的混合物，鋼砂下落之后形成的空體積，由平衡管線10注入鉆井液來填充。鋼砂和鉆井液的混合物經(jīng)過立管之后，進(jìn)入鉆桿4中，到達(dá)井下開窗側(cè)鉆鉆頭I中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，包括鉆桿(4)、鉆頭(1)、套管(3)及斜向器(2)，其特征在于:鉆桿⑷和鉆頭⑴內(nèi)部均設(shè)置鉆井液通過腔，鉆桿⑷頂部連接注入裝置，注入裝置包括泥漿栗(7)，泥漿栗(7)通過主管線(16)連接鉆桿(4)頂部，鉆桿(4)連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(17)，主管線(16)上設(shè)有兩端均與主管線(16)連通的注入管線(18)，注入管線(18)上設(shè)置平衡管線(10)，平衡管線(10)連接鋼砂注入罐(12)，鋼砂注入罐(12)上部設(shè)置鋼砂入口(11)，底部設(shè)置鋼砂出口，鋼砂出口連接注入管線(18)，鋼砂注入罐(12)下部設(shè)置鋼砂震動器(14)，注入管線(18)兩端與主管線(16)連接處均設(shè)置注入管線閥門，主管線(16)上設(shè)置主管線閥門(S)02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，其特征在于:主管線(16)上設(shè)置水龍頭，水龍頭位于鉆桿(4)上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，其特征在于:泥漿栗(7)連接泥漿池(15)，泥漿池(15) —側(cè)連接循環(huán)管(19)，循環(huán)管(19)另一端放置在鉆井井口位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，其特征在于:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(17)包括轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤套裝在鉆桿(4)頂部外周，轉(zhuǎn)盤連接傳動裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，其特征在于:鋼砂入口(11)設(shè)置鋼砂注入灌入口閥門，鋼砂入口(11)通過管道連接鋼砂儲罐￠)，鋼砂儲罐(6)安裝在泥漿池(15) 一側(cè)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油鉆井領(lǐng)域，特別涉及一種快速連續(xù)開窗側(cè)鉆裝置，包括鉆桿、鉆頭、套管及斜向器，鉆桿和鉆頭內(nèi)部均設(shè)置鉆井液通過腔，鉆桿頂部連接鉆井混合物注入裝置，鉆井混合物注入裝置包括泥漿泵，泥漿泵通過主管線連接鉆桿頂部，鉆桿連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，主管線上設(shè)有兩端均與主管線連通的注入管線，注入管線上設(shè)置平衡管線，平衡管線連接鋼砂注入罐，鋼砂注入罐上部設(shè)置鋼砂入口，底部設(shè)置鋼砂出口，鋼砂出口連接注入管線，鋼砂注入罐下部設(shè)置鋼砂震動器，注入管線兩端與主管線連接處均設(shè)置注入管線閥門，主管線上設(shè)置主管線閥門。不需要起鉆更換鉆頭和施工工藝，可以繼續(xù)采用鋼砂沖擊和鉆頭共同破巖完成側(cè)鉆作業(yè)，可以防止井斜和保護(hù)鉆頭。
【IPC分類】E21B21/00, E21B17/20, E21B7/18, E21B29/06
【公開號】CN105064941
【申請?zhí)枴緾N201510501315
【發(fā)明人】趙健, 張貴才, 徐依吉, 郭文卿, 吳琪, 楊洋洋, 萬夫磊, 朱小寶, 石超, 邢雪陽, 郭公浦, 朱凱
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月14日