CN105339582B - 从井眼制造出侧向开口的改进的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种从地层(2)的井眼(1)制造出侧向开口(11)的方法和装置，其中至少一个被侧向引导的钻柱(28)能够在主井管(4)内沿轴向移动，且钻柱(28)的前端部(16)装配有钻头(18)，该钻头由可旋转钻柱(28)驱动，其中该方法包括：将流体驱动式引擎(22、24、26)连接到主井管(4)内的可旋转钻柱(28)；以及将主井管(4)中的流动引导通过流体驱动式引擎(22、24、26)，从而经由钻柱(28)产生钻头(18)的旋转。

Description

从井眼制造出侧向开口的改进的方法和装置
技术领域
本申请提供了一种从井眼制造出侧向开口的改进的方法和装置。更确切地说，本申请提供了一种从井眼制造出进入地层的侧向开口的改进的方法，其中，至少一个被侧向引导的钻柱能够在主井管内沿轴向移动，且该钻柱的前端部装配有钻头，钻头由该可旋转钻柱驱动。本发明还包括从井眼制造出侧向开口的装置。
背景技术
主井管通过该井眼的至少一部分形成主要管道。当井中的条件必须被精确确定，以及当要进行井的维护时，具有较窄的侧向开口来进入围绕井眼的地层可以极大地有助于提高生产效率。
已知的是用酸处理碳酸盐地层来激励井。根据现有技术，必须向井中泵入较大量的盐酸。该处理通常收效有限。如果酸不流入井的预期部分中，则该处理甚至可能导致气体产品和水产品的不期望的增加。
缺乏预期效果可能是由于地层基质的崩溃(breakdown)或是由于酸跟随地层中的天然裂缝。
已经提出若干种方法意图提高井生产率。因此，已知在主井管中的侧向开口处放置偏转靴(deflecting shoe)。然后从地面供给附接到连续油管的喷射软管，且该软管通过主井管中的开口被偏转，并随着酸溶解地层而继续进入地层。尽管保护着酸流入地层的所需部分，但该方法在地层中产生不必要的大通道，且侧向开口被连续地喷射。
EP2098679示出具有被导向地层的窄管的主井管。该窄管伸缩地穿透地层。
WO2012105850提出向地层引导窄管。被制成延伸到地层中的若干窄管可位于主井管上或主井管中。这些窄管可附接多个传感器。该文献提出在窄管的前端处的钻头。然而，除了靠近钻头放置引擎之外，没有给出将动力传输到钻头的方法。
发明内容
本发明的目的是克服或减少现有技术中的至少一个缺点。
该目的是根据下文的说明和随附权利要求书中公开的特征来实现。
根据本发明的第一方案，提供一种从地层的井眼制造出侧向开口的方法，其中至少一个被侧向引导的钻柱能够在主井管内沿轴向移动，且钻柱的前端部装配有钻头，钻头由该可旋转钻柱驱动，其中，该方法包括：
将可轴向移动的流体驱动式引擎连接到主井管内的可旋转钻柱，从而旋转主井管内的钻柱；以及
将主井管中的流动引导通过流体驱动式引擎，从而经由钻柱产生钻头的旋转。
该方法可包括将钻柱插入能够在主井管内沿轴向移动的、被侧向引导的非旋转管。
该方法可包括至少使非旋转管或钻柱优选在远离主井管的端部处穿过主井管的壁开口。
该方法可包括将主井管中的一部分流体流引导通过流体驱动式引擎，可以限制流体绕过流体驱动式引擎。
该方法可包括至少使非旋转管或钻柱受到主井管与井眼中的环空压力之间的压力差，且因此被液压地压迫向地层。
根据本发明的第二方案，提供了一种从地层的井眼制造出侧向开口的管装置，其中至少一个被侧向引导的可旋转钻柱能在主井管内沿轴向移动，且钻柱的前端部装配有钻头，钻头被该可旋转钻柱驱动，其中，能够在主井管内轴向移动的流体驱动式引擎被连接到主井管内的可旋转钻柱并被设计成由主井管中流动的流体驱动。
钻柱可被非旋转管包围。至少非旋转管或钻柱优选在远离主井管的端部处穿过主井管的壁开口。
至少非旋转管或钻柱可受到主井管与井眼中的环空压力之间的压力差，且因此被液压地压迫向地层。
至少非旋转管或钻柱可受到跨过主井管中的流体驱动式引擎的压力差，且因此被液压地压迫向地层。
流体驱动式引擎可沿着主井管中的引导件移动。可存在旁路开口。因此，随着流体驱动式引擎沿着主井管移动，穿过环空形式的阻塞(choke)的流动阻力被保持恒定。
旁路开口可具有阻塞，该阻塞可被调节为给出跨过流体驱动式引擎的所需的压力降。实现这一点的一种简单方式是选择与环空的实际截面相结合的流体驱动式引擎壳体的适当长度。也可使用阀系统在绕过每个流体驱动式引擎的流体中给出所需的压力降。
非旋转管可连接到流体驱动式引擎的壳体。因此，如果壳体受限制而不能旋转，例如受到主井管内的引导件的限制，则非旋转管受限制而不能旋转。
连接到另一流体驱动式引擎的非旋转管或钻柱可经过主井管内的流体驱动式引擎。
主井管中的流体可穿过多于一个的流体驱动式引擎。
流体驱动式引擎可为涡轮机、叶片引擎、活塞引擎、渐进式空腔引擎或阿基米德引擎。
根据本发明的方法和装置给出简单并安全的方案，以解决向从主井管延伸的非旋转管的钻头提供转矩的任务。该方法和装置极好地适合多于一个的非旋转管穿透地层的情况。
附图说明
以下将参照附图来说明优选的方法和装置的示例，附图中：
图1示出内部具有主井管的井眼的剖面，该主井管具有用于在地层中制造侧向开口的非旋转管，且其中，根据本发明的流体驱动式引擎位于该主井管内；
图2以较大比例示出图1中的剖面I-I；
图3以更大比例示出处于初始位置的钻头和非旋转管；以及
图4以较大比例示出图1中的部件。
具体实施方式
附图中的附图标记1表示地层2中的井眼。主井管4位于井眼1中。
第一非旋转管6穿过主井管4中的开口10中的套环8进入地层2中的侧向开口11。图1中示出穿过各自的套环8的第二非旋转管12和第三非旋转管14，图中仅地层2和主井管4被剖开。
以下，在对第一非旋转管6、第二非旋转管12和第三非旋转管14的全体进行描述时，将它们称为“非旋转管”。
非旋转管6、12、14的前端部16处装配有钻头18，且非旋转管6、12、14的相对端部分别连接到第一流体驱动式引擎22、第二流体驱动式引擎24、第三流体驱动式引擎26的壳体20。如图4所示的钻柱28延伸通过在前端部16处连接钻头18的第一非旋转管6，并延伸到第一流体驱动式引擎22的转子30。
如较大比例的图4中所示，套环8相对于主井管4的中心线34成一角度32。因此套环8将第一非旋转管6引导到地层2中。角度32可以是固定的或可调节的。
如图3所示，在其缩回的初始位置，钻头18位于套环8内。
可选地，多个引导件36可被放置在流体驱动式引擎22、24、26与主井管4之间的环空中。在沿着移动时，引导件36会将流体驱动式引擎22、24、26的壳体维持在主井管4中的中心位置。
如图中可见，第二非旋转管和第三非旋转管12、14穿过围绕第一流体驱动式引擎22的环空38。这样的特征允许若干个流体驱动式引擎22、24、26被放置在沿主井管4的不同位置。
通过每个环空38的流动阻力(流动阻力可形成相对于每个流体驱动式引擎22、24、26的阻塞)可被调节为给出跨过流体驱动式引擎22、24、26的期待的压力降。实现这一点的简单方式是选择与环空38的实际截面相结合的壳体20的适当长度。也可以应用阀门系统(图中未示出)。
在该优选的实施例中，流体驱动式引擎22、24、26是涡轮引擎的形式。在其他实施例中(未示出)，可使用任何可用的流体驱动式引擎，诸如叶片引擎、活塞引擎、渐进式空腔引擎或阿基米德引擎。
当流体流过主井管4时，至少一部分流体流过流体驱动式引擎20、22、24。第一流体驱动式引擎20的转子30开始旋转并经由第一非旋转管6内的旋转钻柱26将旋转传递到钻头18。参见图3，钻头处于其套环8中的初始位置。
如图1所示，由跨过第一流体驱动式引擎20的不同压力产生的结合液压力和主井管4的内侧与外侧之间的压力差迫使第一非旋转管6从主井管4出来并进入地层2。
由于钻头18的横截面相比于主井管4的横截面很小，转子30可具有相对大的直径。跨过流体驱动式引擎20、22、24的必要的压力降受限。如该实施例所示，明显多于三个流体驱动式引擎20、22、24可被主井管4中的同一流体流驱动。
在替代性的更简单的实施例中，非旋转管6、12、14的其中一个或多个可被省略。钻柱28穿过主井管2中的开口10。

Claims (9)

1.一种从地层(2)中的井眼(1)制造出侧向开口(11)的管装置，所述管装置包括至少一个被侧向引导的可旋转钻柱(28)能够在主井管(4)内沿轴向移动，且其中，所述钻柱(28)的前端部(16)装配有钻头(18)，所述钻头被所述可旋转钻柱(28)驱动，流体驱动式引擎(22、24、26)被连接到所述主井管(4)内的所述可旋转钻柱(28)，所述流体驱动式引擎(22、24、26)能够在所述主井管(4)内轴向移动并被设计成由所述主井管(4)中的流体流驱动，所述钻柱(28)受到跨过所述主井管(4)中的所述流体驱动式引擎(22、24、26)的压力差，其特征在于，所述管装置包括旁路开口(38)以便提供跨过所述流体驱动式引擎(22、24、26)的压力降，所述旁路开口(38)还包括阻塞。
2.根据权利要求1所述的管装置，其特征在于，所述钻柱(28)被非旋转管(6、12、14)包围。
3.根据权利要求2所述的管装置，其特征在于，至少所述非旋转管(6、12、14)和所述钻柱(28)之一在远离所述主井管(4)的端部的位置处穿过所述主井管(4)的壁开口(10)。
4.根据权利要求2所述的管装置，其特征在于，至少所述非旋转管(6、12、14)和所述钻柱(28)之一受到所述井眼(1)中的环空压力与所述主井管(4)中的压力之间的压力差，且因此被液压地压迫向所述地层(2)。
5.根据权利要求2所述的管装置，其特征在于，至少所述非旋转管(6、12、14)和所述钻柱(28)之一受到跨过所述主井管(4)中的流体驱动式引擎(22、24、26)的压力差，且因此被液压地压迫向所述地层(2)。
6.根据权利要求1所述的管装置，其特征在于，所述流体驱动式引擎(22、24、26)能沿着所述主井管(4)中的引导件(36)移动。
7.根据权利要求2所述的管装置，其特征在于，所述非旋转管(6、12、14)连接到所述流体驱动式引擎(22、24、26)的壳体(20)。
8.根据权利要求1所述的管装置，其特征在于，连接到一个所述流体驱动式引擎(22、24、26)的非旋转管(6、12、14)经过所述主井管(4)内的另一个所述流体驱动式引擎(22、24、26)。
9.根据权利要求1所述的管装置，其特征在于，所述主井管(4)中的流体穿过多于一个的流体驱动式引擎(22、24、26)。
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