[發明專利]用于低滲透儲層的鉆孔裝置及其鉆孔方法

在審

• 申請號: 201410645350.3
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN105625945A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 曾義金;王敏生;光新軍;曲海;戴文潮
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B7/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，具體涉及一種用于提高低滲透儲層導流能力 的鉆孔裝置及鉆孔方法。

背景技術

相比于傳統油氣資源，致密油氣、頁巖氣和煤層氣等非常規資源，由于其具 有低孔低滲的特征，導致其單井產能低，采收率低，開發面臨更多的挑戰。目前， 非常規油氣的開發主要采用水平井鉆井技術和水平井分段壓裂技術。另外，復雜 結構井和壓裂在低滲透油氣藏增產、增效中發揮著重要的作用。

水力壓裂能增加井筒與儲層的接觸面積，有效減小油氣流入井筒的阻力，提 高油氣的流動速率。但是水力壓裂也存在一些弊端，包括：①壓裂過程中壓裂液 對儲層的傷害，容易堵塞油氣流動通道。②水力壓裂施工使用大量的水、支撐劑 和化學添加劑，容易造成環境的污染。③水力壓裂施工之前需要固井、射孔、洗 井等作業，導致施工周期長。④壓裂施工作業需要大型壓裂泵組、壓裂車和壓裂 液等，作業成本較高。⑤在非均質儲層，不能有效控制裂縫的走向，造成改造有 效性低，也可能造成壓開水層及氣層，導致水和氣體的早侵。

多分支井也是提高低滲儲層的開發效率的方式之一。但是傳統的多分支水平 井需要頻繁造斜、定向和復雜的井眼軌跡控制等工藝過程，導致鉆井工藝復雜， 作業成本高。徑向鉆井技術采用高速射流侵蝕儲層的破巖方式取代傳統的旋轉機 械破巖方法，避免了傳統方式的施加鉆壓和旋轉鉆桿帶來的一系列問題，提高了 鉆井效率。在一個儲層橫截面鉆出多個徑向水平井眼，這些水平井段的長度可達 100m，井眼直徑可超過50mm。但是該方法在儲層鉆進過程中，高壓噴射軟管不 旋轉，僅僅依靠單純的高速射流進行破巖，其效率低，作業時間很長，并增加了 注入液體量，對儲層產生了一定的污染。并且該方法受制于射流作用不能用于堅 硬的巖石，否則很難形成孔道，因此該方法受到地層巖石特性、作業時間長和成 本高的限制，難以有效推廣與應用。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題是，提供一種作業效率高、成本低且環境污 染小的用于低滲透儲層的鉆孔裝置。

針對該問題的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的用于低滲透儲層的 鉆孔裝置，包括：

鉆頭，其上設有噴射孔和刮刀；

噴射液輸送組件，其包括與鉆頭連接的噴射管；

導向機構，對噴射液輸送組件和鉆頭進行導向，以保證鉆頭的鉆進方向；和

旋轉機構，其與噴射液輸送組件固定連接，并被輸送的高壓流體驅動從而帶 動鉆頭旋轉破巖。

與現有技術相比，本發明的用于低滲透儲層的鉆孔裝置具有以下優點。由于 能夠形成射流破巖和旋轉磨削破巖共同作用到低滲透儲層上，大大提高了作業效 率，縮短了作業時間。而且由于不再僅依賴高速噴射破巖的方式，需要的噴射流 體量少，對環境的影響小。

在一個實施例中，所述噴射液輸送組件包括：

設在裸眼井中的外部油管，其與旋轉機構的上端外側固定連接，并允許高壓 流體進入旋轉機構以驅動旋轉機構；

連續油管，其進入裸眼井的部分位于外部油管內；和

分流及連接組件，其一端與連續油管連接，并允許其中一部分高壓流體流向 鉆頭，另一部分高壓流體經外部油管與連接油管之間的環空間隙分流進入旋轉機 構并驅動旋轉機構。連續油管的下端連接分流及連接組件，分流及連接組件連接 噴射管的一端，噴射管的另一端穿過旋轉機構連接鉆頭。外部油管與旋轉機構的 上端連接，從而在外部油管、連接油管和旋轉機構三者之間形成一個環空間隙， 高壓流體分流從該環空間隙進入旋轉機構的驅動腔內驅動旋轉機構。這種結構采 用高壓流體來驅動旋轉機構，在井下環境中使用安全且節能。在一個實施例中， 所述分流及連接組件包括：

旋轉短節，其設在外部油管內且與噴射管遠離鉆頭的一端連接；

扶正器，其設在外部油管內且一端與旋轉短節連接；

母扣，其設在外部油管內且與扶正器連接；

公扣，其與母扣配合；和