[發(fā)明專利]磨料水射流徑向鉆孔裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410514150.4
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104295238B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張洪君;曲明藝;梁興;王文濤;胡勝勇;韓鋒;王錦生;秦偉;張玉增
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B7/04;E21B29/06
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;李永強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油天然氣開采用的鉆孔工具，特別涉及一種磨料水射流徑向鉆孔裝置。

背景技術(shù)

絕大部分油氣井，在完成油層套管固井后，要在油氣層段進行射孔作業(yè)，以實現(xiàn)地層與井筒之間的油氣溝通。

目前油氣井應(yīng)用的射孔技術(shù)，其射孔穿透深度最大在一米左右，射孔深度低，不能連通死油區(qū)，從而不能實現(xiàn)增加泄油半徑，改善滲透條件，增加油井產(chǎn)量和提高油層采收率的目的。

為了增大所述射孔的穿透深度，目前常用的是油井徑向鉆孔技術(shù)。所述油井徑向鉆孔技術(shù)具體是通過井下工具依次完成套管開窗、油層鉆孔工序，目的是在油層中形成小孔長距離泄油通道，改善滲透條件，增加油井產(chǎn)量和提高油層采收率。

針對油井徑向鉆孔技術(shù)，中國專利說明書CN102312655A提出了一種具體實現(xiàn)方式。所述專利說明書CN102312655A具體公開了一種徑向水力噴射鉆孔技術(shù)。所述徑向水力噴射鉆孔技術(shù)介紹的方法是先利用割刀在需要施工的油層部位進行套管開窗工序。進行所述套管開窗工序時，具體是通過高壓水驅(qū)動水馬達帶動萬向節(jié)使割刀轉(zhuǎn)動進而逐漸割破套管進行開窗的。接著起出套管開窗用的工具，再下入鉆孔工具進行鉆孔工序。鉆孔時，由地面高壓泵產(chǎn)生高壓流體，通過高壓水力射流的破巖作用，在需要施工的油層中噴射出直徑達40毫米至50毫米、長度達100米的定向小井眼。

然而，所述徑向水力噴射鉆孔技術(shù)存在著如下問題：

首先現(xiàn)有技術(shù)中，開窗時采用割刀開窗。在用所述割刀進行開窗工序時，是通過高壓水驅(qū)動水馬達帶動萬向節(jié)使割刀轉(zhuǎn)動進而逐漸割破套管進行開窗的。上述工具組合存在較長的柔性連接部件，當井斜斜度大于10°或者油管內(nèi)含有粘度較高的原油情況下，遇到阻力容易發(fā)生折彎，例如在下入或起出井內(nèi)時遇卡時，容易造成事故。

其次，所述徑向水力噴射鉆孔技術(shù)在實施開窗和鉆孔工序時需要分別下入兩套不同的工具進行操作，對于3000米左右的油井管柱，割刀工具上下一次管柱所需的作業(yè)時間至少為9個小時，加上開窗時間至少需要10小時，因此所述徑向水力噴射鉆孔技術(shù)存在工序費時，效率低的問題。

另外所述徑向水力噴射鉆孔技術(shù)對于致密堅硬的巖石，無法實現(xiàn)鉆孔。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磨料水射流徑向鉆孔裝置，能夠高效地完成致密堅硬的巖石的開孔。

本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種磨料水射流徑向鉆孔裝置，包括：外筒；中心管，其能沿所述外筒的軸向可滑動地穿設(shè)在所述外筒中，所述中心管具有一受力部，以在受到液壓力后驅(qū)使所述中心管沿第一方向運動；能隨著所述中心管相對滑動的開窗機構(gòu)，其具有用于對套管進行開窗的噴射件；固定連接在開窗機構(gòu)上的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)置有具有入口端和出口端的轉(zhuǎn)向通道，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)能設(shè)置有用于對完成開窗處的巖石進行鉆孔的鉆孔件；復(fù)位機構(gòu)，其用于在所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)泄壓后驅(qū)使所述中心管沿第二方向運動，所述第一方向與所述第一方向相反；所述復(fù)位機構(gòu)的復(fù)位距離與所述噴射件和所述轉(zhuǎn)向通道出口端間的距離相同。

在優(yōu)選的實施方式中，所述中心管與所述外筒之間形成有環(huán)形空間，所述復(fù)位機構(gòu)設(shè)置在所述環(huán)形空間內(nèi)，所述復(fù)位機構(gòu)的一端與所述中心管的受力部相接觸。

在優(yōu)選的實施方式中，所述外筒的中部形成有限制所述中心管下移距離的限位臺，所述受力部設(shè)置在所述中心管的上端，所述受力部的外徑大于所述限位臺的內(nèi)徑；所述開窗機構(gòu)上端與所述中心管固定連接并連通，下端與所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定連接并連通。

在優(yōu)選的實施方式中，所述外筒的上部形成有用于限制所述中心管上移距離的限位臺，所述限位臺的內(nèi)徑小于所述中心管上端的外徑；所述受力部設(shè)置在所述中心管的中部，所述下部的環(huán)形空間內(nèi)還設(shè)置有密封套，所述密封套與所述受力部之間形成有液缸，在所述液缸對應(yīng)的中心管上設(shè)置有中心管開孔；所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)置在開窗機構(gòu)的上部；所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)、開窗機構(gòu)上設(shè)置有相互連通的旁路通孔。

在優(yōu)選的實施方式中，所述開窗機構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有軸向通道，與所述軸向通道連通的徑向位置設(shè)置有徑向孔，在所述噴射件設(shè)置在所述徑向孔內(nèi)。

在優(yōu)選的實施方式中，所述開窗機構(gòu)與所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定連接后，形成具有內(nèi)部貫通的通孔，在所述通孔上或與所述通孔連通的位置設(shè)置有封堵機構(gòu)。

在優(yōu)選的實施方式中，所述噴射件包括第一殼體和噴射葉輪，在所述第一殼體的一端設(shè)置有能形成錐形射流的開窗噴嘴。

在優(yōu)選的實施方式中，所述開窗機構(gòu)外壁上開設(shè)有與所述開窗噴嘴相對應(yīng)的凹槽。