CN106382096B - 一种多分支孔眼钻及多孔眼并行钻进方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多分支孔眼钻及并行钻进方法，多分支孔眼钻包括依次设置的控制盒、定向模块和钻进模块，所述钻进模块包括送钻系统电机、送钻模块减速总成、挠性杆、联轴器、蜗杆、蜗杆套、导轨和送钻游车，所述送钻系统电机、所述送钻模块减速总成、所述挠性杆、所述联轴器、所述蜗杆依次连接，所述蜗杆套套装在所述蜗杆外，所述蜗杆套与所述送钻游车连接，所述导轨设置在所述蜗杆外侧、且与所述蜗杆平行设置，所述送钻游车嵌在所述导轨内部，所述送钻游车挂接高压软质钻杆。本发明的多孔眼粒子流并行钻井技术可增大泄油面积、提高地层导流能力，在此基础上实施压裂可以取得更好的经济效果。

Description

一种多分支孔眼钻及多孔眼并行钻进方法

技术领域

本发明属于钻孔工具技术领域，涉及一种多分支孔眼钻及多孔眼并行钻进方法。

背景技术

随着油田的不断开发。大量低渗透油气藏无法得到经济开采，油气井井下堵塞、枯竭等问题不断涌现，使得老井产能不断下降。为改善这一情况，粒子流并行钻进系统可以大幅降低老井的增产费用。

随着薄油藏的不断开发，此类油藏存在着不易进行压裂施工等问题。采用多孔眼并行钻进技术可以很好的解决此类油藏的增产问题。有时在开采时，需要对多个点进行同时钻孔，只使用一个钻头的话，就会耗费非常长的时间。因此，也需要一种多看那孔眼并行钻。目前，已有一些相关的产品，如专利CN100412314公开了一井眼多分支水平井沿煤层钻进采集气体工艺方法，是采用井底螺旋杆动力马达和金刚石复合片钻头钻进与无线随钻测斜定向仪结合地址导向控制井眼轨迹钻进的工艺方法。但该装置并不十分理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种多分支孔眼钻及多孔眼并行钻进方法。

本发明提供了如下的技术方案：

一种多分支孔眼钻，包括依次设置的控制盒、定向模块和钻进模块，所述钻进模块包括送钻系统电机、送钻模块减速总成、挠性杆、联轴器、蜗杆总成、蜗杆套、导轨和送钻游车，所述送钻系统电机、所述送钻模块减速总成、所述挠性杆、所述联轴器和所述蜗杆总成依次连接，所述蜗杆套套装在所述蜗杆总成外，所述蜗杆套与所述送钻游车连接，所述导轨设置在所述蜗杆总成外侧、且与所述蜗杆总成平行设置，所述送钻游车嵌在所述导轨内部，所述送钻游车挂接高压软质钻杆。

上述方案中优选的是，装配时，所述高压软质钻杆卡在所述导轨的槽中。

上述任一方案中优选的是，所述导轨的截面为圆形，所述导轨的槽为多个，呈径向均匀分布。

上述任一方案中优选的是，所述送钻游车的截面为圆形，在所述圆形的外圆处设置突起，所述突起安装在所述导轨的槽内，所述高压软质钻杆通过所述突起卡在所述导轨的槽内。

上述任一方案中优选的是，所述突起的个数与所述导轨的槽的个数相同。

上述任一方案中优选的是，所述高压软质钻杆采用铁丝网塑性的橡胶管。

上述任一方案中优选的是，所述高压软质钻杆的承压能力为50-70MPa内压。优选50 MPa。

上述任一方案中优选的是，所述高压软质钻杆的长度为6-15米。

上述任一方案中优选的是，所述高压软质钻杆的外直径为0.5-0.6英寸。

上述任一方案中优选的是，所述送钻游车挂接2-4个高压软质钻杆。

上述任一方案中优选的是，所述高压软质钻杆的下端连接粒子流头钻。

上述任一方案中优选的是，所述高压软质钻杆直接连接在所述送钻游车的下端。

上述任一方案中优选的是，所述送钻游车与所述导轨之间的缝隙要密封。

上述任一方案中优选的是，所述蜗杆总成的导程为10-30毫米。优选20毫米。每转一圈可释放钻头行进10-30毫米。

上述任一方案中优选的是，所述定向模块包括定向系统电机、定向机构减速总成、定向机构肋板和定向机构防掉锁，所述定向系统电机、所述定向机构减速总成和所述定向机构肋板依次连接，所述定向机构防掉锁设置于所述定向机构肋板的外侧固定所述定向模块。

上述任一方案中优选的是，所述定向机构防掉锁与所述定向机构肋板通过焊接连接。

上述任一方案中优选的是，所述送钻模块减速总成内设置6级行星轮。

上述任一方案中优选的是，所述定向机构减速总成内设置3级行星轮。

上述任一方案中优选的是，所述送钻系统电机采用500-6000rpm的变频调速步进电机。

上述任一方案中优选的是，所述定向系统电机采用500-6000rpm的变频调速步进电机。

由于该变速总成变速比为728倍。蜗杆导程为20毫米（每转一圈可释放钻头行进20毫米）。钻进时电机转速500转-1000每分钟，可使钻头以每小时8.23米每小（13.7厘米每分钟）时-16.5米每小时（27.5厘米每分钟）的速度行进。回收管柱时电机以6000转每分钟运转，以1.65米每分钟的速度回收管柱。

上述任一方案中优选的是，还包括控制电缆，所述控制电缆与所述控制盒连接。

上述任一方案中优选的是，所述控制电缆采取内置的方式。

上述任一方案中优选的是，还包括连续油管。

上述任一方案中优选的是，所述控制电缆会事先被插入油管，随连续油管一并下入井中。本装置由连续油管下入井中，其中电缆外皮必须能够经受石英砂和金属性粒子的冲蚀。

上述任一方案中优选的是，还包括依次连接的上壳体、下壳体和引鞋，所述上壳体设置在所述定向模块外围，所述下壳体设置在所述送钻模块的外围，所述引鞋设置在所述多分支孔眼钻的下端。

上述任一方案中优选的是，所述钻进模块的导轨设置在所述下壳体内侧壁上。

上述任一方案中优选的是，所述定向机构防掉锁设置在所述上壳体内侧壁上。

上述任一方案中优选的是，所述上壳体和下壳体的连接处采用二氧化碳保护焊接。

上述任一方案中优选的是，所述上壳体通过连续油管转接头与所述连续油管相连。

上述任一方案中优选的是，还包括稳定器，所述稳定器设置在所述上壳体的上端，在所述稳定器的肋板上设置水力锚组。

上述任一方案中优选的是，所述多分支孔眼钻通过所述水力锚组固定于井壁上。

上述任一方案中优选的是，所述高压软质组钻杆通过钻杆导管伸出。

上述任一方案中优选的是，在所述钻进模块与开窗模块连接。

上述任一方案中优选的是，开窗模块位于钻进模块和引鞋之间。

本发明还提供所述的多分支孔眼钻的多孔眼并行钻进方法，包括以下各步骤：

（1）利用连续油管将所述多分支孔眼钻下至井下预定位置；

（2）开启高压泵组，使水力锚张开，将所述多分支孔眼钻固定在相应位置；

（3）地面控制装置接收井下所述多分支孔眼钻的传感器的信息，判断并调整工具面的位置；

（4）地面控制装置控制井下定向系统电机将粒子流头钻扭向需要钻进的方向；

（5）在所述连续油管中加入磨料；

（6）通过送钻系统电机控制送钻游车向下运行，释放高压软质钻杆，于此同时，钻杆在流体压力的作用下，沿径向钻进；

（7）当送所述钻游车达到死点后，所述送钻系统电机反向转动，通过蜗杆总成驱动送钻游车向上运动，所述高压软质钻杆由所述送钻游车回收；

（8）所述连续油管下放所述多分支孔眼钻至下一开钻点。

本发明中的“上端”和“下端”是指在使用时的位置方向。

本发明的多孔眼粒子流并行钻井技术可增大泄油面积、提高地层导流能力，在此基础上实施压裂可以取得更好的经济效果。

附图说明

图1是本发明一种多分支孔眼钻的一优选实施例的结构示意图；

图2是图1所示结构的下端结构的放大示意图；

图3是图1所示结构的上端结构的放大示意图；

图4是本发明图1所示优选实施例中送钻游车的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。

实施例 1：

如图1-4所示，一种多分支孔眼钻，包括依次设置的控制盒19、定向模块和钻进模块，所述钻进模块包括送钻系统电机14、送钻模块减速总成12、挠性杆11、联轴器10、蜗杆总成9、蜗杆套8、导轨6和送钻游车5，所述送钻系统电机14、所述送钻模块减速总成12、所述挠性杆11、所述联轴器10和所述蜗杆总成9依次连接，所述蜗杆套8套装在所述蜗杆总成9外，所述蜗杆套8与所述送钻游车5连接，所述导轨6设置在所述蜗杆总成9外侧、且与所述蜗杆总成9平行设置，所述送钻游车5嵌在所述导轨6内部，所述送钻游车5挂接高压软质钻杆4。

本实施例中，装配时，所述高压软质钻杆4卡在所述导轨6的槽中。

本实施例中，所述导轨6的截面为圆形，所述导轨6的槽为多个，呈径向均匀分布。

本实施例中，所述送钻游车5的截面为圆形，在所述圆形的外圆处设置突起，所述突起安装在所述导轨6的槽内，所述高压软质钻杆4通过所述突起卡在所述导轨6的槽内。

本实施例中，所述突起的个数与所述导轨的槽的个数相同。

本实施例中，所述高压软质钻杆4采用铁丝网塑性的橡胶管。

本实施例中，所述高压软质钻杆4的承压能力为50-70MPa内压。

本实施例中，所述高压软质钻杆4的长度为6-15米。

本实施例中，所述高压软质钻杆4的外直径为0.5-0.6英寸。

本实施例中，所述送钻游车5挂接2-4个高压软质钻杆4。

本实施例中，所述高压软质钻杆4的下端连接粒子流头钻3。

本实施例中，所述高压软质钻杆4直接连接在所述送钻游车5的下端。

本实施例中，所述送钻游车5与所述导轨6之间的缝隙要密封。

本实施例中，所述蜗杆总成9的导程为10-30毫米。

本实施例中，所述定向模块包括定向系统电机18、定向机构减速总成17、定向机构肋板15和定向机构防掉锁16，所述定向系统电机18、所述定向机构减速总成17和所述定向机构肋板15依次连接，所述定向机构防掉锁16设置于所述定向机构肋板15的外侧固定所述定向模块。

本实施例中，所述定向机构防掉锁16与所述定向机构肋板15通过焊接连接。

本实施例中，所述送钻模块减速总成12内设置6级行星轮。

本实施例中，所述定向机构减速总成17内设置3级行星轮13。

本实施例中，所述送钻系统电机14采用500-6000rpm的变频调速步进电机。

本实施例中，所述定向系统电机18采用500-6000rpm的变频调速步进电机。

本实施例中，还包括控制电缆20，所述控制电缆20与所述控制盒19连接。

本实施例中，所述控制电缆20采取内置的方式。

本实施例中，还包括连续油管22。

本实施例中，所述控制电缆20随连续油管22一并下入井中。

本实施例中，还包括依次连接的上壳体23、下壳体7和引鞋1，所述上壳体23设置所述定向模块外围，所述下壳体7设置在所述送钻模块的外围，所述引鞋1设置在所述多分支孔眼钻的下端。

本实施例中，所述钻进模块的导轨6设置在所述下壳体7内侧壁上。

本实施例中，所述定向机构防掉锁16设置在所述上壳体23内侧壁上。

本实施例中，所述上壳体23和下壳体7的连接处采用二氧化碳保护焊接。

本实施例中，所述上壳体23通过连续油管转接头与所述连续油管22相连。

本实施例中，还包括稳定器，所述稳定器设置在所述上壳体的上端，在所述稳定器的肋板上设置水力锚组21。

本实施例中，所述多分支孔眼钻通过所述水力锚组21固定于井壁上。

本实施例中，所述高压软质组钻杆4通过钻杆导管24伸出。

本实施例中，在所述钻进模块与开窗模块连接，开窗模块位于钻进模块和引鞋之间。开窗模块中包含电动机28、传动轴27、齿轮组26和导管25，所述电动机通过齿轮驱动导管内的微型钻柱旋转，对套管实施开窗作业。该过程是类似工具的常规步骤，必须先实现开窗，才能实现后续的多分枝井钻井工作。

实施例 2：

一种多分支孔眼钻，包括依次设置的控制盒19、定向模块和钻进模块，所述钻进模块包括送钻系统电机14、送钻模块减速总成12、挠性杆11、联轴器10、蜗杆总成9、蜗杆套8、导轨6和送钻游车5，所述送钻系统电机14、所述送钻模块减速总成12、所述挠性杆11、所述联轴器10和所述蜗杆总成9依次连接，所述蜗杆套8套装在所述蜗杆总成9外，所述蜗杆套8与所述送钻游车5连接，所述导轨6设置在所述蜗杆总成9外侧、且与所述蜗杆总成9平行设置，所述送钻游车5嵌在所述导轨6内部，所述送钻游车5挂接高压软质钻杆4。

进一步地，装配时，所述高压软质钻杆4卡在所述导轨6的槽中。

进一步地，所述导轨6的截面为圆形，所述导轨6的槽为多个，呈径向均匀分布。

进一步地，所述送钻游车5的截面为圆形，在所述圆形的外圆处设置突起，所述突起安装在所述导轨6的槽内，所述高压软质钻杆4通过所述突起卡在所述导轨6的槽内。

进一步地，所述突起的个数与所述导轨的槽的个数相同。

进一步地，所述高压软质钻杆4采用铁丝网塑性的橡胶管。

进一步地，所述高压软质钻杆4的承压能力为50-70MPa内压。

进一步地，所述高压软质钻杆4的长度为6-15米。

进一步地，所述高压软质钻杆4的外直径为0.5-0.6英寸。

进一步地，所述送钻游车5挂接2-4个高压软质钻杆4。

进一步地，所述高压软质钻杆4的下端连接粒子流头钻3。

进一步地，所述高压软质钻杆4直接连接在所述送钻游车5的下端。

进一步地，所述送钻游车5与所述导轨6之间的缝隙要密封。

进一步地，所述高压软质组钻杆4通过钻杆导管伸出。

实施例 3：

本实施例在实施例2的基础上：所述蜗杆总成9的导程为10-30毫米。

实施例 4：

本实施例在实施例2的基础上：所述定向模块包括定向系统电机18、定向机构减速总成17、定向机构肋板15和定向机构防掉锁16，所述定向系统电机18、所述定向机构减速总成17和所述定向机构肋板15依次连接，所述定向机构防掉锁16设置于所述定向机构肋板15的外侧固定所述定向模块。

进一步地，所述定向机构防掉锁16与所述定向机构肋15板通过焊接连接。

实施例5：

本实施例在实施例2的基础上：所述送钻模块减速总成12内设置6级行星轮。所述定向机构减速总成17内设置3级行星轮13。

实施例 6：

本实施例在实施例2的基础上：所述送钻系统电机14采用500-6000rpm的变频调速步进电机。所述定向系统电机18采用500-6000rpm的变频调速步进电机。

实施例 7：

本实施例在实施例2的基础上：还包括控制电缆20，所述控制电缆20与所述控制盒19连接。所述控制电缆20采取内置的方式。

实施例 8：

本实施例在实施例7的基础上：还包括连续油管22。所述控制电缆20随连续油管22一并下入井中。

实施例 9：

本实施例在实施例8的基础上：还包括依次连接的上壳体23、下壳体7和引鞋1，所述上壳体23设置所述定向模块外围，所述下壳体7设置在所述送钻模块的外围，所述引鞋1设置在所述多分支孔眼钻的下端。

所述钻进模块的导轨6设置在所述下壳体7内侧壁上。

本实施例中，所述定向机构防掉锁16设置在所述上壳体23内侧壁上。

所述上壳体23和下壳体7的连接处采用二氧化碳保护焊接。

所述上壳体23通过连续油管转接头与所述连续油管22相连。

实施例 10：

本实施例在实施例9的基础上：还包括稳定器，所述稳定器设置在所述上壳体的上端，在所述稳定器的肋板上设置水力锚组21。

所述多分支孔眼钻通过所述水力锚组21固定于井壁上。

实施例 11：

实施例1所述的多分支孔眼钻的多孔眼并行钻进方法，包括以下各步骤：

（1）利用连续油管将所述多分支孔眼钻下至井下预定位置；

（2）开启高压泵组，使水力锚张开，将所述多分支孔眼钻固定在相应位置；

（3）地面控制装置接收井下所述多分支孔眼钻的传感器的信息，判断并调整工具面的位置；

（4）地面控制装置控制井下定向系统电机将粒子流头钻扭向需要钻进的方向；

（5）在所述连续油管中加入磨料；

（6）通过送钻系统电机控制送钻游车向下运行，释放高压软质钻杆，于此同时，钻杆在流体压力的作用下，沿径向钻进；

（7）当送所述钻游车达到死点后，所述送钻系统电机反向转动，通过蜗杆总成驱动送钻游车向上运动，所述高压软质钻杆由所述送钻游车回收；

（8）所述连续油管下放所述多分支孔眼钻至下一开钻点。

Claims (10)

1.一种多分支孔眼钻，包括依次设置的控制盒、定向模块和钻进模块，所述钻进模块包括送钻系统电机、送钻模块减速总成、挠性杆、联轴器、蜗杆总成、蜗杆套、导轨和送钻游车，所述送钻系统电机、所述送钻模块减速总成、所述挠性杆、所述联轴器和所述蜗杆总成依次连接，所述蜗杆套套装在所述蜗杆总成外，所述蜗杆套与所述送钻游车连接，所述导轨设置在所述蜗杆总成外侧、且与所述蜗杆总成平行设置，所述送钻游车嵌在所述导轨内部，所述送钻游车挂接高压软质钻杆。

2.根据权利要求1所述的多分支孔眼钻，其特征在于：装配时，所述高压软质钻杆卡在所述导轨的槽中。

3.根据权利要求2所述的多分支孔眼钻，其特征在于：所述导轨的截面为圆形，所述导轨的槽为多个，呈径向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的多分支孔眼钻，其特征在于：所述送钻游车的截面为圆形，在所述圆形的外圆处设置突起，所述突起安装在所述导轨的槽内，所述高压软质钻杆通过所述突起卡在所述导轨的槽内。

5.根据权利要求4所述的多分支孔眼钻，其特征在于：所述突起的个数与所述导轨的槽的个数相同。

6.据权利要求1所述的多分支孔眼钻，其特征在于：所述高压软质钻杆采用铁丝网塑性的橡胶管。

7.根据权利要求6所述的多分支孔眼钻，其特征在于：所述高压软质钻杆的承压能力为50-70MPa内压。

8.根据权利要求6所述的多分支孔眼钻，其特征在于：所述高压软质钻杆的长度为6-15米。

9.根据权利要求8所述的多分支孔眼钻，其特征在于：所述高压软质钻杆的外直径为0.5-0.6英寸。

10.使用权利要求1至9中任一项所述的多分支孔眼钻的多孔眼并行钻进方法，包括以下各步骤：

（1）利用连续油管将所述多分支孔眼钻下至井下预定位置；

（2）开启高压泵组，使水力锚张开，将所述多分支孔眼钻固定在相应位置；

（3）地面控制装置接收井下所述多分支孔眼钻的传感器的信息，判断并调整工具面的位置；

（4）地面控制装置控制井下定向系统电机将粒子流头钻扭向需要钻进的方向；

（5）在所述连续油管中加入磨料；

（6）通过送钻系统电机控制送钻游车向下运行，释放高压软质钻杆，与 此同时，钻杆在流体压力的作用下，沿径向钻进；

（7）当送所述钻游车达到死点后，所述送钻系统电机反向转动，通过蜗杆总成驱动送钻游车向上运动，所述高压软质钻杆由所述送钻游车回收；

（8）所述连续油管下放所述多分支孔眼钻至下一开钻点。