CN109854174A - 短半径钻井工具及钻进方法 - Google Patents

Abstract

本发明的短半径钻井工具及钻进方法属于钻井的设备领域，包括直钻杆、螺杆和牙轮钻头，直钻杆依次连接了一节以上的柔性钻杆，柔性钻杆连接了无磁柔性钻杆，无磁柔性钻杆连接了螺杆、螺杆连接了牙轮钻头。本发明的短半径钻井工具及钻进方法，结构设计合理，操作方便，该工具可以在套损段以上套管开窗、造斜，进入该井主力产层，再进行水平钻进，能实现在曲率半径7‑15m内完成90°转弯，可以实现无线随钻测量，也可串层钻进，水平钻进距离可达200m以上。

Description

短半径钻井工具及钻进方法

技术领域

本发明涉及钻井的设备领域，特别涉及短半径钻井工具及钻进方法。

背景技术

油田在开采过程中，由于油层发育特征影响和注采关系不完善等因素，造成有些剩余油藏不能完全被挖掘；各油田目前全都存在诸如套损井、套管错断等不能维持正常生产的待修井。针对上述问题，一般采用修井措施或超短半径等工艺进行油层改造，修井措施不能完全修复原井套管，对后续的增产增注等措施影响极大，挖潜剩余油藏的各类技术手段也不能有针对性的对剩余油藏层段进行深度挖掘。另外，申请号为201810767708.8的文献公开了一种水平钻孔装置，但其曲率半径是3-4米，钻进距离只有100米以内，不符合生产需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种短半径钻井工具及钻进方法。

本发明的短半径钻井工具，包括直钻杆、螺杆和牙轮钻头，直钻杆依次连接了一节以上的柔性钻杆，柔性钻杆连接了无磁柔性钻杆，无磁柔性钻杆连接了螺杆、螺杆连接了牙轮钻头。

作为本发明的进一步改进，所述的柔性钻杆包括上接头、压帽和球节，所述的球节是由球体及与之成为一体的球节杆构成，球节杆的另一端为下接头，球体座于上接头上，压帽卡扣于球体上并与上接头螺扣连接。

作为本发明的进一步改进，相邻的柔性钻杆的连接角度为0～8°。

作为本发明的进一步改进，在球体的外表面环周径向设有二个以上的凹槽，上接头下部与凹槽对应位置设有限位孔，限位柱贯穿于凹槽和限位孔，压帽压紧限位柱并与上接头螺扣连接。

作为本发明的进一步改进，在球体的外表面环周径向均布四个以上的凹槽。

作为本发明的进一步改进，无磁柔性钻杆由无磁材料制成，无磁柔性钻杆内设有MWD无线随钻测量仪。

作为本发明的进一步改进，所述的螺杆包括转子和定子，所述的定子为空心柱体，在柱体内壁涂有橡胶涂层，在定子内设有转子，转子的上端设有推力轴承、下端通过止推轴承连接了牙轮钻头，牙轮钻头的钻杆与定子柱体出口设有滚动轴承。

作为本发明的进一步改进，螺杆包括弯螺杆和直螺杆。

利用上述短半径钻井工具的钻进方法，步骤如下：

a、将斜向器下入设计指定位置，通过磁性定位、伽玛测井、陀螺仪测井，校正斜向器的锚定深度及方位，利用水泥车打压锚定斜向器，丢手后起出丢手钻具；

b、开窗：开窗铣锥对斜向器位置套管开窗，钻进进尺应是斜面长度的120%；

c、造斜：将牙轮钻头、弯螺杆、无磁柔性钻杆、柔性钻杆、常规钻杆依次连接，自开窗底部按设计方位进行造斜钻进，利用MWD无线随钻测量仪将数据实时传输至地面监测装置，至进入设计层位造斜完成；

d、水平钻进：再将牙轮钻头、直螺杆、无磁柔性钻杆、柔性钻杆、常规钻杆依次连接，水平钻进至设计深度；

e、通洗井：

f、裸眼、柔性管分段压裂或柔性筛管完井。

本发明的短半径钻井工具及钻进方法，结构设计合理，操作方便，该工具可以在套损段以上套管开窗、造斜，进入该井主力产层，再进行水平钻进，能实现在曲率半径7-15m内完成90°转弯，可以实现无线随钻测量，也可串层钻进，水平钻进距离可达200m以上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的柔性钻杆结构示意图；

图3为球体截面图；

图4为本发明的弯螺杆钻具结构示意图。

具体实施方式

本发明的短半径钻井工具，包括直钻杆1、螺杆2（直螺杆或变螺杆）和牙轮钻头3，直钻杆1依次连接了一个以上的柔性钻杆4，柔性钻杆4连接了无磁柔性钻杆5，无磁柔性钻杆5连接了弯螺杆2、弯螺杆2连接了牙轮钻头3。

所述的柔性钻杆4包括上接头6、压帽7和球节，所述的球节是由球体8及与之成为一体的球节杆9构成，球节杆9的另一端为下接头10，球体8座于上接头6上，压帽7卡扣于球体8上并与上接头6螺扣连接；具体说是，所述的球体8的外表面环周径向设有四个以上的凹槽11（如6个、8个、10个、12个等），上接头6下部与各凹槽11对应位置设有限位孔12，限位柱13贯穿于凹槽11和限位孔12，压帽7压紧限位柱13并与上接头6螺扣连接，在限位孔和限位柱的作用下，使得球体8在上接头6内在0～8°范围内旋转（如1°、2°、3°、4°5°、6°）。柔性钻杆4的上接头6的另一端与直钻杆1连接，下接头10与下一节的柔性钻杆4的上接头6连接，依次类推，使得依次相连接的柔性钻杆4实现在转弯。

所述的无磁柔性钻杆5由无磁材料制成，无磁柔性钻杆5的结构与柔性钻杆4结构相同，但在其球节杆内设有MWD无线随钻测量仪，MWD无线随钻测量仪采用小直径MWD无线随钻测量仪器，无磁柔性钻杆的作用是：由于小直径MWD无线随钻测量仪器需无磁环境才能工作，所以将小直径MWD无线随钻测量仪器置于其中，通过循环钻井液即可实时监测井眼轨迹等相关数据，以便及时调整钻进方位、井斜等关键数据。

所述的螺杆2包括转子15和定子14，定子14上端设有上接头与无磁柔性钻杆5的下接头螺扣连接；所述的定子14为空心柱体，在柱体内壁涂有橡胶涂层16，在定子14内设有转子15，转子15的上端设有推力轴承17、下端通过止推轴承18连接了牙轮钻头3，牙轮钻头3的钻杆与定子14柱体出口设有滚动轴承19。

本发明的短半径钻井工具，涉及到具体部件的规格为：弯螺杆2：Φ105*1500mm；柔性钻杆4：Φ105*1500mm ；无磁柔性钻杆5：Φ105*1500mm ；牙轮钻头3：Φ118mm ；直钻杆1：Φ73mm ；斜向器20：Φ114mm*4.5°。

短半径钻井工具的钻进方法，步骤如下：

a、将斜向器下入设计指定位置，通过磁性定位、伽玛测井、陀螺仪测井，校正斜向器的锚定深度及方位，利用水泥车打压锚定斜向器，丢手后起出丢手钻具；

b、开窗：开窗铣锥对斜向器位置套管开窗，钻进进尺应是斜面长度的120%；

c、造斜：将牙轮钻头、弯螺杆、无磁柔性钻杆、柔性钻杆、常规钻杆依次连接，自开窗底部按设计方位进行造斜钻进，利用MWD无线随钻测量仪将数据实时传输至地面监测装置，至进入设计层位造斜完成，并起出上述钻杆；

d、水平钻进：再将牙轮钻头、直螺杆、无磁柔性钻杆、柔性钻杆、常规钻杆依次连接，从开窗位置进入至上述造斜位置，再水平钻进至设计深度；

e、通洗井：

f、裸眼、柔性管分段压裂或柔性筛管完井。

Claims (9)

1.短半径钻井工具，包括直钻杆（1）、螺杆（2）和牙轮钻头（3），其特征在于直钻杆（1）依次连接了一节以上的柔性钻杆（4），柔性钻杆（4）连接了无磁柔性钻杆（5），无磁柔性钻杆（5）连接了螺杆（2）、螺杆（2）连接了牙轮钻头（3）。

2.如权利要求1所述的短半径钻井工具，其特征在于柔性钻杆（4）包括上接头（6）、压帽（7）和球节，所述的球节是由球体（8）及与之成为一体的球节杆（9）构成，球节杆（9）的另一端为下接头（10），球体（8）座于上接头（6）上，压帽（7）卡扣于球体（8）上并与上接头（6）螺扣连接。

3.如权利要求2所述的短半径钻井工具，其特征在于相邻的柔性钻杆（4）的连接角度为0～8°。

4.如权利要求2所述的短半径钻井工具，其特征在于球体（8）的外表面环周径向设有二个以上的凹槽（11），上接头（6）下部与凹槽（11）对应位置设有限位孔（12），限位柱（13）贯穿于凹槽（11）和限位孔（12），压帽（7）压紧限位柱（13）并与上接头（6）螺扣连接。

5.如权利要求4所述的短半径钻井工具，其特征在于是在球体（8）的外表面环周径向均布四个以上的凹槽（11）。

6.如权利要求1所述的短半径钻井工具，其特征在于无磁柔性钻杆（5）由无磁材料制成，无磁柔性钻杆（5）内设有MWD无线随钻测量仪。

7.如权利要求1所述的短半径钻井工具，其特征在于螺杆（2）包括转子（15）和定子（14），所述的定子（14）为空心柱体，在柱体内壁涂有橡胶涂层（16），在定子（14）内设有转子（15），转子（15）的上端设有推力轴承（17）、下端通过止推轴承（18）连接了牙轮钻头（3），牙轮钻头（3）的钻杆与定子（14）柱体出口设有滚动轴承（19）。

8.如权利要求1所述的短半径钻井工具，其特征在于螺杆（2）包括弯螺杆和直螺杆。

9.利用权利要求1所述的短半径钻井工具的钻进方法，步骤如下：

a、将斜向器下入设计指定位置，通过磁性定位、伽玛测井、陀螺仪测井，校正斜向器的锚定深度及方位，利用水泥车打压锚定斜向器，丢手后起出丢手钻具；

b、开窗：开窗铣锥对斜向器位置套管开窗，钻进进尺应是斜面长度的120%；

c、造斜：将牙轮钻头、弯螺杆、无磁柔性钻杆、柔性钻杆、常规钻杆依次连接，自开窗底部按设计方位进行造斜钻进，利用MWD无线随钻测量仪将数据实时传输至地面监测装置，至进入设计层位造斜完成；

d、水平钻进：再将牙轮钻头、直螺杆、无磁柔性钻杆、柔性钻杆、常规钻杆依次连接，水平钻进至设计深度；

e、通洗井：

f、裸眼、柔性管分段压裂或柔性筛管完井。