[發明專利]外殼導向式造斜鉆具

有效

• 申請號: 201710946251.2
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107676040B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 孫強;張紹林;明爾揚;李濤;李益良;黃守志;韓偉業;陳強;劉合
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B7/06
• 分類號: E21B7/06;E21B7/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;張印鐸

本發明公開一種外殼導向式造斜鉆具，包括：導向外殼；所述導向外殼沿其長度方向設有多個間隔排布的環形凹槽；該多個環形凹槽將所述導向外殼分成多個外殼短節；每個所述環形凹槽連通一T型槽，所有所述T型槽沿所述導向外殼的長度方向排布在所述導向外殼一側；該T型槽將所述導向外殼貫穿；相鄰兩個外殼短節，一外殼短節設有所述T型槽，另一外殼短節設有位于所述T型槽內的T型連接板；所述T型連接板能沿所述T型槽移動預定距離；設置于所述導向外殼內的柔性鉆桿；該柔性鉆桿包括：第一鉆桿接頭、第二鉆桿接頭、造斜鉆頭以及位于所述第一鉆桿接頭與所述第二鉆桿接頭之間的多個首尾連接的鉆桿短節；相鄰兩個鉆桿短節之間通過萬向節連接。

技術領域

本發明涉及石油開采領域，尤其涉及一種外殼導向式造斜鉆具。

背景技術

在石油工業中，在同一口井中同時開采多個層系的超短半徑側鉆技術是石油開采進入現代的主要增產手段之一。

根據曲率半徑的不同徑向水平井分為長半徑井、中半徑井、短半徑井和超短半徑井。曲率半徑大于500米為長半徑井，曲率半徑在100米至500米為中半徑井，曲率半徑在20至100米為短半徑井，曲率半徑小于20米為超短半徑井。曲率半徑越短的井越難以開鉆，對鉆具的要求也更高。

在現有技術中，鉆井工具主要分為射流工具和柔性鉆具兩大類。

美國某公司擁有一項利用高壓旋轉射流破巖鉆進的技術，在全球范圍內提供技術服務支持。利用這種射流鉆成的水平井井眼直徑較小，且由于水流切割出來的孔道不規則，使得其無法固井完井，孔道因為失去支撐而容易閉合。

以這種射流噴射原理為基礎，中國發明專利ZL200920012340.0公開了一種高壓水射流噴射組合工具，包括噴射主體和完井輔件，噴射主體除了噴頭、高壓管等之外還包括割縫柔性篩管，該割縫柔性篩管套裝在高壓管的外側，在噴射進尺至設計井深后，上提鉆具，而割縫柔性篩管及防砂篩網均保留在所噴射形成的井眼內，由此實現完井。

但是這種割縫柔性篩管的割縫由于與井眼的鉆進方向垂直，且割縫往往并不是規整的圓弧形，因此在下井過程中割縫往往會與井壁發生大面積的刮擦，從而導致整套組合工具無法順利前進。

在中國發明專利ZL96249291.4中公開了一種柔管鉆具，由彈性彎齒套及其內套裝的柔性鉆管構成90°造斜裝置，彈性彎齒套主體為彈性鋼筋串聯的扇形環狀空心連接片；柔性鉆管的齒套是由用銷釘依次連接的管狀球面連接環組成的萬向柔性空心齒套。90°造斜裝置被拉伸呈直線狀下入井內后，驅動造斜裝置內的柔性鉆管轉動，將扭矩傳遞給鉆頭，鉆壓通過彈性彎齒套也傳遞給鉆頭，從而實現鉆進。

由于彈性彎齒套套在柔性鉆管的外側，而彈性彎齒套容易發生偏心，而與井壁發生碰撞，為避免在鉆進過程中常見的偏心現象，該專利的主要發明人在其隨后的中國發明專利ZL00258470.0中進一步進行改進，柔性鉆具由管式彈性彎齒套導向筒和帶有滾動軸承的柔性鉆桿構成。這種裝置的側向動力來自于跟進導向管的側向推力，彈性的導向筒能夠促使鉆頭轉向，而導向筒的外壁上設有多組導向扶正條和更多的防扭限位片，確保整個導向筒能夠按設定方向彎曲；而在導向筒內側還設有可彎曲的內外球形鍵，每組球形鍵上組裝滾珠扶正軸承，由此使柔性鉆桿不與導向筒內壁直接接觸，以減少可能造成導向筒偏移的摩擦力。

這種彈性彎齒套導向筒上設有橫向的割縫，也就是說這種導向筒也是一種割縫柔性管，同樣具有如前所述由于割縫存在導致的缺陷，同時割縫還破壞了原本硬質材料導向筒本身的強度。另外，扶正導向條不僅同樣容易與井壁之間產生摩擦，而且其導向能力在實際應用過程中也受到質疑，因此這類柔性鉆具并不能真正為鉆井行業所認可。

另外，這種結構在柔性鉆桿完成造斜后，需將先前鉆進用的鉆具吊出，重新接上普通鉆桿再下井至造斜段繼續進行水平鉆井，需要兩次鉆井才能完成。