[發明專利]徑向水平井井底轉向裝置及其施工方法

有效

• 申請號: 201510519288.8
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105134073B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 龐濤;吳信波;王正喜;范耀;張丁亮
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/18
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 陳新勝

技術領域

本發明涉及石油、煤層氣鉆井設備的技術領域，尤其涉及一種徑向水平井井底轉向裝置及其施工方法。

背景技術

高壓水射流徑向水平井是鉆井行業的前沿技術，可在0.3m或更小半徑的垂直井段中從垂直轉向水平，保證水平井準確的進入目的層；可在某一深度儲層水平面上鉆多個不同方位的水平井眼，也可在多個不同深度水平面上分別鉆出多個徑向水平井眼，能夠增大泄油面積，提高單井產量、油氣采收率和單井控制儲量。超短半徑水平井鉆井技術作業效率高、成本低，適合低滲油氣儲層老油藏的開采，也適合用于煤層氣的開采。

目前已投入應用的徑向井鉆井技術水平(CN101660391A，CN101748970B)存在水平井段井眼直徑小的缺陷，儲層接觸面積小，難以最大程度發揮水平井優勢，大直徑的徑向水平井技術(CN2128666Y,CN2615322Y)的井下錨定和轉向都存在著不同的缺陷，轉向裝置由井口的液壓裝置通過液壓管控制，作業復雜，井下工具變換方位困難；錨定器由油管打壓、銷釘控制，作業程序復雜，鉆完一個水平井段后必須起出管柱重新裝銷釘才能進行下一個井眼的鉆進，作業周期長、風險大。

為此，本發明的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種徑向水平井井底轉向裝置及其施工方法，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種徑向水平井井底轉向裝置及其施工方法，使井下管柱的錨定、定向、轉向動作均由地面上提、下放油管柱控制，操作簡單，可一趟組合鉆完所有不同方位、不同深度的徑向水平井眼，解決了現有技術中存在的問題。

為解決上述問題，本發明公開了一種徑向水平井井底轉向裝置，包括內管總成和外管總成，其特征在于：

所述內管總成包含內管和轉筒總成，所述內管的上端通過上活動缸體連接于油管柱下端，所述內管的下端連接于轉筒總成，所述內管的中部安裝有支撐體，支撐體與內管壁之間設置有支撐體壓簧，所述支撐體壓簧能夠使支持體和卡瓦相對運動時對卡瓦保持一定的擠壓力，使卡瓦對套管壁保持一定的摩擦力，所述內管的下部外緣設有內管定位槽；

所述外管總成包含外管、卡瓦片、摩擦塊和支撐板，外管的上端鎖定所述卡瓦片的下端，卡瓦片能夠在所述內管上支撐體的支撐下張開，外管的中部安裝有摩擦塊，所述摩擦塊與外管壁之間安裝有壓簧，所述外管上固定有與所述內管定位槽相配合的定位銷，所述外管的下部聯接有支撐板，所述外管和支撐板之間通過下活動缸體相聯接，從而使得外管和支撐板可通過下活動缸體進行相對轉動。

其中：所述上活動缸體和內管之間設有上補償彈簧，以使油管柱和內管之間能實現一定范圍內的軸向相向或反向運動，所述下活動缸體上還安裝有下補償彈簧，所述下補償彈簧能夠使外管和支撐板之間實現有限的軸向相向或反向運動。

其中：所述內管定位槽至少包含一結合段，所述結合段包含第一上直槽和第一下直槽，第一下直槽的上端通過第一斜槽連通至第一上直槽的下部，其中，所述第一上直槽的上端至與第一斜槽的連接處的長度為a，所述第一斜槽的上端至第一下直槽的下端的垂直長度為b，所述第一下直槽的下端延伸有長度為c的第一容納槽，所述容納槽的中部連通有相對第一斜槽反向并斜向上的卡接槽。

其中：所述內管定位槽還至少包含一滑動段，所述滑動段包含第二上直槽和第二下直槽，第二下直槽的上端通過第二斜槽連通至第二上直槽的下部，其中，所述第二上直槽的上端至與第二斜槽的連接處的長度為a，所述第二斜槽的上端至第二下直槽的下端的長度為b，所述第二下直槽的下端延伸有長度為c的第二容納槽，在結合段和滑動段之間設有相對第一斜槽反向并斜向下的引導槽，所述引導槽的上端連接至第一上直槽的下端，下端連接至第二下直槽的下部，。

其中：設置多個通過引導槽連接的結合段和滑動段，其中，所述結合段和滑動段依次間隔設置或設置一個結合段和多個依次設置的滑動段。

如上任一所述的井底轉向裝置的施工方法，包含如下步驟：

步驟一.在地面連接好工具，入井至預計深度，上提管柱，釋放外管；

步驟二.下放管柱，完成井下工具錨定、轉筒轉向；

步驟三.下入高壓射流鉆具完成徑向水平井的鉆進；

步驟四.上提鉆具，完成井下工具解鎖、轉筒恢復；

步驟五.下放鉆具，完成變換方位、錨定和轉筒轉向；

反復步驟四和步驟五，完成同一深度多個方位徑向水平井的鉆進；

步驟六.上提油管至不同目的層深度，完成多個水平面多個徑向水平井的鉆進；