CN107461152B - 分支井侧钻装置及分支井侧钻方法 - Google Patents

Abstract

本发明的分支井侧钻装置，包括：管柱，用于下放至分支井储层，管体的侧部设置有至少两个朝向不同方向的钻出孔且管柱的顶部设置有用于接受液体的液体入口；以及钻杆，设置在管体中且一端从钻出孔伸出至外侧，其中，各钻出孔均设置有不超过一个钻杆，且钻杆构造成在侧钻分支井过程中能够在注入管柱中的液体的压力作用下向分支井储层推进。这样可以实现至少两个分支井的同时侧钻，一次侧钻形成至少两个油气通道；能最大限度地沟通储层，可在各种储层中应用，特别适合碳酸盐岩储层和砂岩薄互层储层。

Description

分支井侧钻装置及分支井侧钻方法

技术领域

本发明涉及储层改造技术领域，特别地涉及一种分支井侧钻装置，还涉及一种分支井侧钻方法。

背景技术

分支井、鱼骨井是提高采收率的一种有效技术方法，其可以增大油气泄油面积和油气通道数量，提高单井控制储量。现有的分支井、鱼骨井主要是通过常规侧钻分支井实现，属于复杂结构井的类别。其技术途径主要是在主井眼(直井、定向井、水平井)完成后，在设计的位置下入侧钻工具进行侧钻，形成一个分支井或鱼骨井，分支井或鱼骨井完钻后，在另一个设计位置再次下入侧钻工具进行侧钻，如此往复，完成两个或两个以上的井眼(定向井、水平井)。

目前，侧钻工具一般包括穿过管柱的钻杆和设置在地面上以控制钻杆旋转钻入分支井储层的电机。但是现有的侧钻工具在每次侧钻时只能形成一个分支井或鱼骨井，使得多分支井或鱼骨井的建井周期较长，成本高。

因此，如何解决现有的侧钻工具一次侧钻只能形成一个分支井或鱼骨井的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种分支井侧钻装置，在一次侧钻中能够形成多个分支井，所需时间少，效率高。

本发明的分支井侧钻装置，包括：管柱，用于下放至分支井储层，所述管体的侧部设置有至少两个朝向不同方向的钻出孔且所述管柱的顶部设置有用于接受液体的液体入口，所述管柱的底部设置有酸蚀阀；以及钻杆，设置在所述管体中且一端从所述钻出孔伸出至外侧，其中，各所述钻出孔均设置有不超过一个所述钻杆，且所述钻杆构造成在侧钻分支井过程中能够在注入所述管柱中的液体的压力作用下向分支井储层推进。

在一个实施例中，所述管柱包括本体以及与所述本体连接的下接头，其中，各所述钻出孔均设置在所述下接头上，且各所述钻出孔的位置设置有用于引导所述钻杆的引导件，所述分支井侧钻装置构造成在侧钻分支井过程中使得注入所述管柱中的液体能够从钻杆中流出。

在一个实施例中，依次连接有彼此连通的多个所述管柱且各所述管柱中均设置有钻出孔和从钻出孔伸出的钻杆。

在一个实施例中，所述管柱中设置有与所述钻杆连接的叶轮，其中所述钻杆在叶轮的带动下旋转并钻入所述分支井储层中。

在一个实施例中，设置有多个叶轮，各所述叶轮分别与不同的所述钻杆固定连接且能够沿所述管柱的轴向移动。

在一个实施例中，所述钻杆的顶端与其中一个叶轮固定连接，中部穿过沿所述管柱的径向与钻杆重叠的叶轮，底端从所述钻出孔伸出。

在一个实施例中，所述钻杆固定在所述叶轮的叶片中部。

在一个实施例中，所述引导件与所述钻杆之间密封，所述钻杆上设置有使得所述管柱中的液体流出的出口。

本发明的根据上述中任一项所述的分支井侧钻装置侧钻分支井的方法，包括：步骤一，在分支井储层钻出主井眼；步骤二，待钻完主井眼后，下放分支井侧钻装置至主井眼中；步骤三，关闭酸蚀阀，在井口以一定排量不断向管柱中送入液体，钻杆逐渐进入分支井储层，直至完成分支井侧钻；以及步骤四，待钻完分支井后，停止注入侧钻时的液体，清洗管柱内残留的钻杆，以达到管柱内的全通径。

在一个实施例中，在步骤一之前，测定分支井储层是否为碳酸盐和砂岩储层，若为碳酸盐和砂岩储层则选择钻杆为旋转钻入的分支井侧钻装置进行侧钻。

相对于现有技术，本发明的分支井侧钻装置包括设置至少两个钻出孔的管柱和设置在各钻出孔的钻杆。在侧钻分支井时，各钻杆在液压的作用下向分支井储层推进，完成侧钻。这样可以实现至少两个分支井的同时侧钻，一次侧钻形成至少两个油气通道；能最大限度地沟通储层，可在各种储层中应用，特别适合碳酸盐岩储层和砂岩薄互层储层。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的分支井侧钻装置的结构示意图。

图2是本发明的分支井侧钻装置在侧钻之前的局部放大图。

图3是本发明的分支井侧钻装置在侧钻过程中的状态示意图。

图4是本发明的分支井侧钻装置在侧钻过程中的局部放大图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的分支井侧钻装置包括用于下放至分支井储层的管柱1和设置在管柱1中用于在储层中钻设分支井的钻杆2。管柱1的顶部设置有用于接受液体的液体入口6，以在侧钻过程中能够通过液体形成液压。管柱1的底部设置有至少两个朝向不同的钻出孔7，在管柱1中设置有至少两个从不同的钻出孔7伸出的钻杆2，侧钻分支井时，各钻杆2在液压的作用下向分支井储层推进(如图3和图4所示)，完成侧钻。通过上述方式设置，可以实现至少两个分支井的同时侧钻，一次侧钻形成至少两个油气通道，节省时间，成本低，安全程度高，省时省力；能最大限度地沟通储层，可在各种储层中应用，特别适合碳酸盐岩储层和砂岩薄互层储层。

管柱1可以包括本体11以及与本体11连接的下接头12。本体11可以为现有的套管，具体结构与现有的相同，在此不再赘述。各钻出孔7均设置在下接头12上，以方便加工钻出孔7。位于同一个管柱1中的钻出孔7的高度可以大致相同，即通过同一管柱1中的钻杆2钻出的分支井的高度大致相同，以方便设置。在一个例子中，沿管柱1的周向大致均匀地设置有四个钻出孔7，每个钻出孔7均朝向管柱1的底端倾斜，倾斜角度大致在30-45度之间，以方便钻杆2伸入钻出孔7并从钻出孔7钻进储层中。

钻出孔7的位置设置有用于引导钻杆2的引导件8，以使得钻杆2能够以平稳的状态钻入分支井储层中，降低侧钻分支井风险，提高安全性能。在设置引导件8时，将分支井侧钻装置构造成在侧钻分支井过程中注入管柱1中的液体能够从钻出孔7中流出，以能够例如通过液体腐蚀分支井储层，降低钻杆2在钻入时的难度，提高钻入的安全性。在一个例子中，引导件8可以为现有中的螺栓，钻杆2从引导件8的孔中伸出且钻杆2与引导件8之间密封。在钻杆2上设置有连通外界的出口，在侧钻过程中，管柱1中的液体从钻杆2上的出口流出。在钻杆2上可以设置贯穿两端的中心孔作为出口。通过上述方式设置，结构简单，安装方便，成本低，省事省力。

在管柱1的末端可以设置有酸蚀阀5，以通过酸蚀阀5封堵管柱1的一端，使得液体能够在管柱1中形成推动钻杆2运动的液压。在侧钻分支井时，可以依次连接有多个管柱1，多个管柱1彼此连通，只在位于最下端的管柱1上设置酸蚀阀5即可。相邻的两个管柱1之间通过下接头12连接，位于最上端的管柱1与油套管3连接，以方便下放至分支井储层中。当设置有多个管柱1时，可以在各管柱1上均设置至少一个钻出孔7，在各管柱1中设置至少一个钻杆2，以实现位于不同高度的储层的分支井的完钻。当然，在管柱1中设置的钻出孔7较多而不全使用时，可以封堵部分的钻出孔7，只在部分的钻出孔7中设置有钻杆2。

钻杆2可以以多种方式布置在管柱1中。在一个实施例中，如图1和图2所示，在管柱1中设置有与钻杆2连接的叶轮4，以使得钻杆2在叶轮4的带动下钻入分支井储层中。沿管柱1的轴向可以放置多个叶轮4，各叶轮4可以在液体压力的作用下沿管柱1的轴向运动，每个钻杆2与不同的叶轮4固定连接，即每个钻杆2通过不同的叶轮4带动而钻入分支井储层中，从而通过叶轮4的运动来带动钻杆2旋转钻入储层中。钻杆2的顶端与叶轮4固定连接，中部从其余的叶轮4中穿过而不发生干涉，底端从钻出孔7伸出。

在一个例子中，在管柱1中设置有四个钻杆2，此时从管柱1的上游至下游依次设置有四个叶轮4(从管柱1的上游至下游依次为第一叶轮41、第二叶轮42、第三叶轮43和第四叶轮44)。第一钻杆21的顶端通过例如六角螺栓固定在第一叶轮41的叶片的中部，第一钻杆21的中部从其余的叶轮42、43、44的侧部穿过，第一钻杆21的底端从钻出孔7伸出。在侧钻分支井时，第一叶轮41在液体的冲击下，向管柱1的下游运动，并且其叶片在液体的冲击下绕轴线旋转。第一钻杆21在第一叶轮41的作用下旋转并钻入分支井储层中。在第一钻杆21运动过程中与其余的三个叶轮42、43、44不产生干涉。第二钻杆22的顶端与第二叶轮42连接，第二钻杆22的中部从第三叶轮43和第四叶轮44中穿出。第三钻杆23的顶端与第三叶轮43连接，中部从第四叶轮44中穿出。第四钻杆2的顶端与第四叶轮44连接。通过上述方式设置，可以实现多个钻杆2的同时钻入，为多个分支井的同时侧钻提供可能性，而且结构简单，使用方便，省时省力。

在该实施例中，分支井侧钻装置尤其适用于碳酸盐和砂岩储层。向管柱1中注入的液体可以为酸性液体，也可以为中性液体等。在钻入过程中，优先选用向管柱1中注入的液体可以为酸性液体。酸性液体有腐蚀岩石的能力，钻杆2在液力作用下进入地层，同时酸性液体腐蚀岩石，有利于钻杆2进入地层。

在进行分支井侧钻时，先在分支井储层中钻出主井眼9。当主井眼9完钻后，按分支井眼设计位置，将管柱1送入到主井眼9储层部位，关闭管柱1下方的酸蚀阀，在井口以一定排量泵送液体或酸液，油套管3内压力升高，液体或酸液通过钻杆2的出口流入分支井储层，并在叶轮4的两端形成压差，在水力压差所形成的牵引力作用下，通过叶轮4将钻杆2往外推送，直至完成分支井侧钻。在对主井眼9施工之前，可以先测定储层是碳酸盐和砂岩储层还是碳酸盐岩储层，若为碳酸盐和砂岩储层则选择钻杆2为旋转钻入的分支井侧钻装置进行侧钻。对于适合于碳酸盐岩和砂岩储层的分支井侧钻装置，在液体通过钻杆2形成压差牵引钻杆2往外推送的同时，管柱1内流体流过管柱1时，管柱1内的叶轮4驱动旋转，并带动钻杆2旋转，位于钻杆2前端的钻头将破碎地层，在旋转破岩的双作用下，钻杆2将慢慢钻入储层，形成油气通道。由于分支井侧钻装置装有多套管柱1，每套管柱1中内置有3-4个钻杆2，即每套管柱1的储层部位将形成3-4个油气通道，因此，整个储层将形成多条泄流通道，从而极大地增加储层油气动用程度。

施工结束后，可以采用铣鞋清除管柱1内残留的钻杆2，达到管柱1内全通径开采目的。当分支井井眼形成后，继续泵送液体，将井内泥浆循环出，该管柱1即作为生产管柱1进行储层开采，也作为生产管柱1，实现对油气藏的开采。

具体的管柱1使用数量可以根据压裂车排量和储层甜点来确定，每个钻杆2的液体排量一般要求20-25L/min。一般来说，每两根油套管3连接一个管柱1，也就是说，每25米左右井眼内的储层可以形成3-4个油气通道，100米储层段可以形成12-16个油气通道。大量油气通道的形成极大地沟通了储层，达到分段压裂、分段酸压和增产的目的。

通过本发明的分支井侧钻装置和改造方法，(1)不需要通过常规钻分支井或鱼骨井来达到沟通储层的目的，因此更经济更安全。(2)每套管柱1中预置有3-4支钻杆2，每只钻杆2长度达12m甚至更长，在压裂的作用下，可以形成更深的通道，同时扎入储层后形成更多的油气通道，形成更大的储层接触面积，能极大地沟通了储层，从而达到分段压裂、分段酸压和增产的目的。(3)对于缝洞型碳酸盐岩储层，该方法减少了常规酸压特别是笼统酸压遇到缝洞后酸液失效、酸压深度浅的缺点，也减少了常规分段酸压段与段之间密封不好，压裂效果差的缺点，因此该方法可以实现深酸透的目的；而对于砂岩储层，特别是薄互层储层，该方法可以克服压穿储层，引起水淹的缺点，因此该方法压裂更精准更有效。(4)每只钻杆2完全扎入储层时液体的排量一般要求20-25L/min，相比常规压裂形成单条裂缝所需的液体量远远要少。(5)所有管柱1内的所有钻杆2在泵注过程中全部推出，并一次性达到沟通储层的目的，相比常规多段压裂改造，所需时间少，效率高。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种分支井侧钻装置，包括：

管柱，用于下放至分支井储层，所述管柱 的侧部设置有至少两个朝向不同方向的钻出孔且所述管柱的顶部设置有用于接受液体的液体入口，所述管柱的底部设置有酸蚀阀；以及

钻杆，设置在所述管柱 中且一端从所述钻出孔伸出至外侧，其中，各所述钻出孔均设置有不超过一个所述钻杆，且所述钻杆构造成在侧钻分支井过程中能够在注入所述管柱中的液体的压力作用下向分支井储层推进；

所述管柱中设置有与所述钻杆连接的叶轮，其中所述钻杆在叶轮的带动下旋转并钻入所述分支井储层中；所述钻杆的顶端与其中一个叶轮固定连接，中部穿过沿所述管柱的径向与钻杆重叠的叶轮，底端从所述钻出孔伸出；

所述管柱包括本体以及与所述本体连接的下接头，其中，各所述钻出孔均设置在所述下接头上，且各所述钻出孔的位置设置有用于引导所述钻杆的引导件，所述分支井侧钻装置构造成在侧钻分支井过程中使得注入所述管柱中的液体能够从钻杆中流出；所述引导件与所述钻杆之间密封，所述钻杆上设置有使得所述管柱中的液体流出的出口。

2.根据权利要求1所述的分支井侧钻装置，其特征在于，依次连接有彼此连通的多个所述管柱且各所述管柱中均设置有钻出孔和从钻出孔伸出的钻杆。

3.根据权利要求1所述的分支井侧钻装置，其特征在于，设置有多个叶轮，各所述叶轮分别与不同的所述钻杆固定连接且能够沿所述管柱的轴向移动。

4.根据权利要求1、2、3中任一项所述的分支井侧钻装置，其特征在于，所述钻杆固定在所述叶轮的叶片中部。

5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的分支井侧钻装置侧钻分支井的方法，包括：

步骤一，在分支井储层钻出主井眼；

步骤二，待钻完主井眼后，下放分支井侧钻装置至主井眼中；

步骤三，关闭酸蚀阀，在井口通过以一定排量不断向管柱中送入液体，钻杆逐渐进入分支井储层，直至完成分支井侧钻；

步骤四，待钻完分支井后，停止送入液体，清洗管柱内残留的钻杆，以达到管柱内的全通径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤一之前，测定分支井储层是否为碳酸盐和砂岩储层，若为碳酸盐和砂岩储层则选择钻杆为旋转钻入的分支井侧钻装置进行侧钻。