利用窄間隙高速流體拖曳力送進高壓軟管的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到石油開采領域，是超短半徑徑向水平井技術中一種能夠利用窄間隙高速流體拖曳力送進高壓軟管的方法。
【背景技術】
[0002]超短半徑側(cè)鉆水平井鉆井技術(又稱徑向水平井鉆井技術)是指在垂直井眼內(nèi)沿徑向鉆出呈輻射狀分布的一口或多口水平井眼。該技術是近幾十年來發(fā)展起來的一項新型油田增產(chǎn)技術。利用該技術可使死井復活，大幅度提高油井產(chǎn)量和原油采收率，且能降低鉆井成本，是油田老井改造、油藏挖潛和穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的有效手段，尤其適合于薄油層，垂直裂縫、稠油、低滲透等油藏的開發(fā)。但是該技術發(fā)展緩慢，主要有以下四項問題亟待解決:1)形成一定直徑的孔眼；2)具有一定的射流鉆進速度；3)能夠?qū)崿F(xiàn)一定的延伸長度；4)鉆出形狀較為規(guī)則的孔眼。
[0003]傳統(tǒng)徑向水平井技術主要是指20世紀80年代由美國Bechtel投資公司和Petrophysics公司最早研制的徑向水平井鉆井系統(tǒng)，簡稱URRS系統(tǒng)，它能在一口垂直井的同一深度向四周鉆24 口輻射狀水平井，其鉆井時間一般不超過64h。其工藝原理為:首先在油氣井的預定深度對套管進行鍛銑，再利用大直徑的擴孔工具對鍛銑后的井眼進行擴徑，然后下入并錨定斜向器，通過液壓或者機械的方式使斜向器沿預定的方位支起，柔性鉆管在液壓作用下，經(jīng)斜向器90°彎曲后進入地層，高壓射流破碎巖石并清洗井眼，最終形成徑向水平井眼。由于擴孔工藝復雜，成功率不高，導致完井周期長，風險較大，成本過高，極大的限制了該技術的應用。欠擴孔徑向水平井技術(也稱套管開窗側(cè)鉆徑向水平井技術)是指不需要套管段銑和大直徑擴孔等復雜的前期準備的徑向水平井技術。該技術從根本上克服了傳統(tǒng)徑向水平井技術成本高、風險大、鉆井效率低的難題。但在欠擴孔的條件下，受到最小轉(zhuǎn)彎半徑的限制，只能使用高壓軟管作為作業(yè)管線。由于高壓軟管無法傳遞軸向力，且在高壓作業(yè)條件下，斜向器對管線的摩擦阻力較大，使得送進困難，極大的限制了水平孔眼的延伸。通過對鉆進管柱受力分析發(fā)現(xiàn)，高壓軟管在通過轉(zhuǎn)向器時受到較大的阻力，嚴重消耗了自進式射流破巖鉆頭提供的自進力。盡管國內(nèi)外學者針對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部軌道開展了大量研究，但室內(nèi)實驗研究表明，在正常工作壓力條件下，高壓軟管通過轉(zhuǎn)向器的摩擦阻力仍占自進力的一半左右；同時受到高壓軟管最小轉(zhuǎn)彎半徑的限制，所選用的高壓軟管尺寸較小，內(nèi)徑一般在10_左右，當高壓流體通過時，其沿程壓力損失較大，受高壓軟管承壓能力限制，使所允許的使用的排量較小，而自進式射流破巖鉆頭需在小排量條件下同時完成高效破巖與強力自進，這嚴重限制了徑向水平井技術的發(fā)展與應用。因此，提出一種新型的高壓軟管送進技術，克服高壓軟管通過轉(zhuǎn)向器的阻力，并進一步送進地層，對于套管內(nèi)轉(zhuǎn)向徑向水平井技術的發(fā)展具有重要意義。
[0004]在工程實際中，任何流體都有粘性，當雷諾數(shù)較大時，流體速度較高，宏觀上其粘性可以忽略，但對于某些問題則無法忽略，例如:繞過某流線型物體的流動，由于存在粘性，靠近物體表面的流速為零，在物體表面的極薄一層(附面層)內(nèi)粘性極為顯著，對流體或運動物體產(chǎn)生極大的運動阻力，有時可利用流體的這種性質(zhì)產(chǎn)生拖曳力，利用流動帶動物體運動。
[0005]綜合考慮以上徑向水平井技術優(yōu)勢與存在問題，本發(fā)明人根據(jù)多年從高壓水射流方面的實踐和徑向水平井技術研究的經(jīng)驗，以克服高壓軟管通過轉(zhuǎn)向器通過阻力為目的，提出了一種利用窄間隙高速流體拖曳力送進高壓軟管的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有欠擴孔徑向水平井技術中高壓軟管在高壓條件下通過轉(zhuǎn)向器阻力較大的不足，本發(fā)明提供了一種利用窄間隙高速流體拖曳力送進高壓軟管的新方法，該方法能在不改變現(xiàn)有工藝與設備的條件下實現(xiàn)高壓軟管的柔性送進，克服高壓軟管通過轉(zhuǎn)向器的阻力，而且實現(xiàn)該方法的工具結(jié)構(gòu)簡單可靠，能夠保證井下作業(yè)安全高效開展。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:設計了一種窄間隙短節(jié)，高壓軟管能夠穿過該短節(jié)，并與之形成窄間隙，該短節(jié)在下入高壓軟管時能夠起到加重短節(jié)的作用使高壓軟管處于伸直狀態(tài)；當高壓軟管下入到轉(zhuǎn)向器時，該短節(jié)與轉(zhuǎn)向器坐封，使油管與高壓軟管之間的流體僅能通過窄間隙到達轉(zhuǎn)向器內(nèi)部軌道而進入油套環(huán)空返回地面；地面開栗，通過油管打液，當高壓流體通過窄間隙時，流體壓能轉(zhuǎn)化為流體的動能形成窄間隙高速流動；在高壓軟管外壁面形成較薄的附面層，由于垂直于流動方向速度梯度較大，流體粘性極為明顯，產(chǎn)生較大的粘性軸向力，即拖曳力，從而可實現(xiàn)高壓高速流體對高壓軟管的柔性送進；若產(chǎn)生的拖曳力足夠大，則能克服高壓軟管在工作壓力條件下通過轉(zhuǎn)向器的阻力，大大增加徑向水平井技術的延伸極限；甚至可改變現(xiàn)有自進式射流鉆頭結(jié)構(gòu)，使其能夠更加尚效的完成破巖。
[0008]該技術方案思路極具創(chuàng)新性，工具結(jié)構(gòu)簡單可靠，能夠在不改變現(xiàn)有技術設備的前提下，實現(xiàn)徑向水平井技術的極大發(fā)展。主要有以下優(yōu)點:
[0009]1、工具結(jié)構(gòu)較為簡單。尤其在復雜的井下條件下，簡單的結(jié)構(gòu)能夠保證工具的可靠性；
[0010]2、下入作業(yè)管柱時，使得高壓軟管處于伸直狀態(tài)便于管柱下入作業(yè)；
[0011]3、柔性均布力送進高壓軟管，克服了高壓軟管無法承受軸向力的缺點；
[0012]4、克服高壓軟管過轉(zhuǎn)向器時的阻力，甚至可將高壓軟管送進地層一定距離，大大增加了徑向水平井的延伸極限；
[0013]5、充分利用起固定作用的生產(chǎn)油管，在提高作業(yè)效率的同時不會引起作業(yè)成本的大幅增加。
【附圖說明】
[0014]以下附圖對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明工具的范圍。
[0015]圖1A為本發(fā)明專利的窄間隙高速流體柔性送進高壓軟管裝置示意圖的正視圖和側(cè)視圖；
[0016]圖1B為本發(fā)明專利的窄間隙高速流體柔性送進高壓軟管裝置示意圖的剖視圖；
[0017]圖2為本發(fā)明專利的窄間隙高速流體柔性送進高壓軟管方法的窄間隙短節(jié)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明專利的窄間隙高速流體柔性送進高壓軟管方法的轉(zhuǎn)向器示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明專利的窄間隙高速流體柔性送進高壓