[發明專利]一種用于頁巖油水平井的鉆井設備及鉆探方法

有效

• 申請號: 202110702359.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113356762B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 陳珊;遲煥鵬;徐興友;劉衛彬;白靜;李耀華
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局油氣資源調查中心
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/18
• 代理公司: 北京恒律知識產權代理有限公司 11416
• 代理人: 龐立巖;顧珊

本申請涉及頁巖油氣鉆探技術領域，具體提供一種用于頁巖油水平井的鉆井設備及鉆探方法，鉆井設備包括鉆頭和筒體，鉆頭包括端蓋、射流噴嘴和調整機構，端蓋設有與射流噴嘴對應的開口，射流噴嘴位于開口處，端蓋和射流噴嘴通過調整機構連接，調整機構用于調整射流噴嘴的噴射角度；筒體內部設有供液管和排液管，供液管用于向射流噴嘴提供鉆井液，排液管用于抽吸射流噴嘴噴出的鉆井液；轉向機構，筒體和鉆頭通過轉向機構連接。本發明的鉆井設備通過調整機構來調整射流噴嘴的射流方向，使得鉆頭能夠朝向某一方向進行射流，在鉆頭的前方形成彎曲空間，使得鉆頭能夠輕松、快速實現鉆進方向的調整，從而提高頁巖油優質儲層鉆遇率。

技術領域

本申請涉及頁巖油氣鉆探技術領域，尤其涉及一種用于頁巖油水平井的鉆井設備及鉆探方法。

背景技術

頁巖油廣義來說是指泥頁巖層系中所含的石油資源。其中包括泥頁巖孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁巖層系中致密碳酸巖或碎屑巖夾層中的石油資源。

現有頁巖油資源，通常采用水平井鉆井技術進行勘探開發。但是，現有頁巖油水平井鉆井過程中，由于鉆井軌跡調整難度大，在井眼軌跡設計時一般采用轉彎半徑較大的鉆井軌跡。實際鉆井時，容易導致水平井鉆井設備在目標層位無法按照預定的軌跡鉆進，尤其當鉆遇地層傾角、儲層厚度或脆性條件發生突變的不穩定儲層，井眼軌跡調整難度大，無法及時改變鉆頭鉆進的方向，嚴重影響到水平井優質儲層的鉆遇率，進而影響到頁巖油勘探開發效果。

另外，現有水平井鉆進過程中采用地質導向測量設備進行鉆井軌跡的導向，但是目前地質導向測量設備安裝于動力鉆具之后，通過鉆井深度和簡單的地質數據進行鉆井軌跡控制，缺乏地層巖石彈性和強度對鉆頭影響的考慮，直接影響了鉆井軌跡走向的準確性。

發明內容

鑒于上述的分析，本申請旨在提供一種用于頁巖油水平井的鉆井設備及鉆探方法，用以解決現有鉆井設備難以快速、精準調整鉆進方向以及井眼軌跡精度控制差的問題中的一者或多者。

本申請的目的主要是通過以下技術方案實現的：

第一方面，提供一種用于頁巖油水平井的鉆井設備，包括：

鉆頭，包括端蓋、射流噴嘴和調整機構，端蓋設有與射流噴嘴對應的開口，射流噴嘴位于開口處，端蓋和射流噴嘴通過調整機構連接，調整機構用于調整射流噴嘴的噴射角度；

筒體，內部設有供液管和排液管，供液管用于向射流噴嘴提供鉆井液，排液管用于抽吸射流噴嘴噴出的鉆井液。

進一步地，端蓋為外凸的回轉體，射流噴嘴設有多個，沿端蓋的周向均布設置。

進一步地，調整機構包括伸縮缸和連接桿；調整機構與射流噴嘴一一對應；射流噴嘴與端蓋鉸接；連接桿的一端與射流噴嘴鉸接；連接桿的另一端與伸縮缸鉸接。

進一步地，射流噴嘴包括沿射流方向孔徑逐漸減小的射流管；射流管與供液管連通。

進一步地，端蓋的中部設有抽液口，抽液口與排液管連通。

進一步地，開口與射流噴嘴之間設有柔性密封部。

進一步地，供液管和排液管為同軸套管；同軸套管包括內管和外管；內管為排液管，外管為供液管；內管的管壁設有泄壓閥，泄壓閥為外管流向內管的單向閥。

進一步地，用于頁巖油水平井的鉆井設備還包括轉向機構，轉向機構包括鉆頭連接部、筒體連接部和轉向連接部；筒體與筒體連接部連接；轉向連接部包括軸體、第一彎轉缸和第二彎轉缸；鉆頭連接部通過軸體與筒體連接部鉸接；軸體與鉆頭的軸線垂直；第一彎轉缸和第二彎轉缸的活塞均與鉆頭連接部鉸接；第一彎轉缸和第二彎轉缸的缸體均與筒體連接部鉸接。

進一步地，筒體設有周向均布的多個推進鏈，推進鏈沿筒體的軸向設置。