[實用新型]降低井底環(huán)空圍壓提高徑向水平井破巖效率的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220157972.8
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN202596579U
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李根生;黃中偉;畢剛;何愛國;馬東軍;申瑞臣;遲煥鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18
• 代理公司: 北京市中實友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及徑向水平井鉆井，特別涉及環(huán)空注入氮氣泡沫欠平衡鉆進徑向水平井，提高水力噴射破巖的裝置。

背景技術(shù)

徑向水平井鉆井是利用高壓水射流的能量，由垂直井眼在某一層位或不同層位沿徑向鉆出一個或多個水平分支井眼的鉆井技術(shù)，由于要在約0.3m內(nèi)完成從垂向到水平方向的轉(zhuǎn)向。傳統(tǒng)徑向水平井技術(shù)是指利用一套系統(tǒng)設(shè)備和方法在油氣井中(主要是套管井)進行套管段銑(或套管開窗)，既鍛銑套管徑向水平井技術(shù)，近幾年國內(nèi)外各公司、研究單位著重研究套管內(nèi)開窗徑向水平井技術(shù)。

參閱圖1。1995年，Carl?Landers等人發(fā)明了一種新型徑向水平鉆井系統(tǒng)，不需要對套管進行鍛銑和擴孔。第一步通過下入一球形銑刀對套管進行局部開孔，孔鉆成后取出銑刀；第二步下入一柔性管，管前部聯(lián)接一水力噴嘴。泵的能量通過水力噴嘴作用于地層，軟管依據(jù)破巖速度不停的進行送進，通過這種方法可以在地層中鉆進長度可達61m。

參閱圖2。1999年，Michael?Uthe等人提出通過鉆徑向水平井的方法來提高油氣藏的采收率。并提出一種徑向水平鉆井系統(tǒng)，Michael?Uthe提出用“水射流切割”噴嘴進行井下裝置切割，而不需要先下入磨銑鉆頭。這種系統(tǒng)在井下裝置中有一個伸縮裝置，用來控制水平段鉆桿延伸長度，進而增加鉆進距離。當(dāng)一個水平段鉆完后，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向裝置并定位。再開始另一水平井眼鉆進。

參閱圖3。2001年，Roderick?D.McLeod等人提出了水力噴射側(cè)鉆系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以由在井口的操作人員完成從垂直方向到水平方向的90度轉(zhuǎn)向；并且考慮井底壓力的因素來控制鉆進。操作流程：首先下入轉(zhuǎn)向器工具，然后在轉(zhuǎn)向器內(nèi)下入前端安裝噴頭的軟管；到噴頭到達指定位置后使用磨料射流來進行套管開孔，套管開孔完成后更換清水或其它合適的鉆井液在儲層中進行鉆進。

參閱圖4。2005年，David?A.Belew等人提出了促進水平井鉆井方法與系統(tǒng)，定位一個套管鞋，在套管鞋一側(cè)上開口，在該開口內(nèi)鉆延伸井眼。連接一根鉆桿，與銷子有效組合成一個萬向接頭，到達套管銑鞋端后，插入套管中并通過套管鞋處的開口，到套管銑鞋端基本緊靠在套管上；然后鉆桿和套管銑鞋端開始旋轉(zhuǎn)鉆孔，直到套管銑鞋端在套管上形成一個開口；鉆桿和套管銑鞋端從套管撤回，撓性軟管帶著噴嘴通過井眼穿過套管開口；然后流體從噴嘴中噴出，沖擊和侵蝕地層物質(zhì)。

2007年，李根生、黃中偉等人提出了水力噴射側(cè)鉆徑向分支水平井眼方法與裝置(申請?zhí)枺?00710176846.0)，該發(fā)明包括了三種工作方式：(1)下入轉(zhuǎn)向器并由油管錨1固定，由定向接頭2通過電測確定轉(zhuǎn)向器的方位。再下入機械鉆頭通過轉(zhuǎn)向器后磨銑套管進行開窗，起出鉆頭后下入帶有噴嘴的撓性管，從窗口邊噴射清水介質(zhì)邊進入地層；(2)下入轉(zhuǎn)向器并由油管錨1固定，由定向接頭2通過電測確定轉(zhuǎn)向器的方位。再下入帶有噴嘴的撓性管，用混和有石英砂的磨料射流作為工作介質(zhì)，直接射穿套管。然后只更換磨料類型，邊噴射磨料射流邊進入地層，完成一個分支井眼的鉆進。(3)下入轉(zhuǎn)向器并由油管錨1固定，由定向接頭2通過電測確定轉(zhuǎn)向器的方位。再下入帶有噴嘴的撓性管，用混和有石英砂的磨料射流作為工作介質(zhì)，直接射穿套管。然后起出該撓性管，更換為清水射流噴嘴，再下入井下，通過轉(zhuǎn)向器后邊噴射清水介質(zhì)射流邊進入地層。

上述技術(shù)可歸納為：(1)用普通油管把轉(zhuǎn)向器下到預(yù)定層位后固定，再用連續(xù)油管將井下鉆孔和噴射工具從其中下入到轉(zhuǎn)向器位置。工具在井下可反復(fù)連續(xù)開窗和鉆出多條徑向分支水平井眼。適用于套管井或裸眼井。套管開窗可用噴射管連接的磨料射流噴頭在套管上切割開窗，并延伸進地層水平鉆進；(2)用連續(xù)油管把水動力螺桿鉆具驅(qū)動的機械磨銑頭下到轉(zhuǎn)向器位置，磨銑頭通過轉(zhuǎn)向器后在套管上磨銑開窗，然后起出磨銑頭，再下入噴射管連接的水射流噴頭延伸進地層水平鉆進。

其中噴頭上安裝有按照一定相位、角度布置的若干前射噴嘴和若干后射噴嘴；通過前射噴嘴和后射噴嘴的數(shù)量、直徑、角度等布置方式來水平鉆孔、水平移動、控制水平方向軌跡和清洗攜帶破碎的巖屑。可見，水射流噴頭在徑向水平井作業(yè)中起著非常重要的作用，但由于在存在圍壓的條件下，旋轉(zhuǎn)射流和真旋混合射流能量衰減迅速，破巖效果較差；同時由于其噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力損失較大。

前人提出的徑向水平鉆井系統(tǒng)只對徑向水平鉆井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化改進，沒有考慮圍壓對水射流壓力的影響。

實用新型內(nèi)容