CN110952927B - 双管式高压磨料喷射水平钻孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油钻采领域,特别涉及一种双管式高压磨料喷射水平钻孔装置,包括双管流道连接器、超高压软管、磨料喷射喷头、压盘冲压机构、反向喷嘴、钻孔喷嘴、开窗喷嘴、转向弯道等,通过利用超高压和高压两个管道,刚性油管高压流道顺利将内部超高压流道输送至井下定位导向工具,超高压流道可承受超高压并具有柔性可实现小角度转弯,磨料喷射喷头通过大直径的开窗喷嘴实现套管开窗后,利用高压软管重力和反向喷嘴喷射的共同作用,实现高压软管的水平送进,实现磨料射流喷射钻作业,一趟钻完成套管开窗和水平钻孔作业,可有效的增加钻孔的深度和直径,增大泄流面积,增加低渗致密非常规油藏产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种双管式高压磨料喷射水平钻孔装置,属于石油钻采领域。
背景技术
近年来,随着国内外油气资源需求量的不断增加,中高渗油藏资源越来越少,油田生产过程中的采出液含水率不断增加,常规油气资源已经无法满足生产需要,因此各油田陆续开展了致密低渗等非常规油气资源的开发研究。我国低渗致密油藏分布广泛,储量丰富,具有极大的开发潜力,是未来重要的石油接替资源。但是低渗致密油藏的渗透率较低,常规射孔方式难以突破近井污染带,泄流面积有限,稳产的压力巨大。虽然目前针对致密低渗油藏提高产能的关键问题,提出了各种各样的解决措施,如酸化压裂等,但是提高致密低渗油藏产能的能力有限,而且成本较高。
本发明针对该问题提出了一种高压双管式磨料喷射水平钻孔装置,该装置可通过超高压和高压两个流道,实现超高压和高压磨料流体的输送,高压流道为油管,可顺利将内部超高压流道输送至井下定位导向工具,超高压流道为高压软管,可承受超高压并具有柔性可实现小角度转弯,磨料喷射喷头通过大直径的开窗喷嘴实现套管开窗后,投球将大直径的开窗喷嘴堵住,通过高压软管重力和反向喷嘴喷射的共同作用,实现高压软管的水平送进,进行磨料射流喷射钻作业,一趟钻完成套管开窗和水平钻孔作业,可有效的增加钻孔的深度和直径,增大泄流面积,突破近井地带的污染,从而有效增加低渗致密非常规油气藏产能,提高产量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:供一种能够利用超高压和高压两个管道,实现超高压和高压流体的输送,刚性油管高压流道顺利将内部超高压流道输送至井下定位导向工具,超高压流道可承受超高压并具有柔性可实现小角度转弯,磨料喷射喷头通过大直径的开窗喷嘴实现套管开窗后,投球将大直径的开窗喷嘴堵住,通过高压软管重力和反向喷嘴喷射的共同作用,实现高压软管的水平送进,进行磨料射流喷射钻作业,一趟钻完成套管开窗和水平钻孔作业,可有效的增加钻孔的深度和直径,增大泄流面积,突破近井地带的污染,增加低渗致密等非常规油藏产量的高压双管式磨料喷射水平钻孔装置。
本发明所述的井下旋转粒子射流喷射钻进装置,包括泥浆罐、水泥车、压裂车、立管、井口超高压软管、井架、水龙头、双管流道连接器、钻杆、井口防喷装置、超高压软管、油管、套管、磨料喷射喷头、压盘冲压机构、销钉、反向喷嘴、钻孔喷嘴、开窗喷嘴、投球、锚定装置、上扶正器、转向弯道、下扶正器、引鞋。泥浆罐用来存储水平钻孔作业需用的泥浆,泥浆罐出口分别与水泥车和压裂车进液口连接,水泥车可对泥浆罐输入的泥浆加压,通过立管输送至水龙头,水龙头设置在井架上。进入压裂车的泥浆与磨料混合后,通过压裂车加压后,经过井口超高压软管输送至双管流道连接器,双管流道连接器共同连接井口超高压软管和水龙头,流经水龙头的加压泥浆经过双管流道连接器后进入钻杆和超高压软管之间的环空,压裂车加压的泥浆和磨料混合物经过双管流道连接器后,进入超高压软管内部。井口防喷装置设置在井口,可同时经过超高压软管和钻杆,同时控制井口压力。当油管输送磨料喷射喷头至设计井深时,经过超高压软管和油管之间环空的加压泥浆,向下输送至压盘冲压机构,加压泥浆对压盘冲压机构加压,压盘冲压机构上部为环形圆盘,设置在磨料喷射喷头和油管之间,环形圆盘面的方向和加压泥浆流动方向垂直,压盘冲压机构下部为楔形锥面,销钉设置在压盘冲压机构的下部,销钉中间部位具有锥形缩径,当加压泥浆对压盘冲压机构加压后,压盘冲压机构开始向下运动,压盘冲压机构下部楔形锥面开始冲击销钉中间部位的锥形缩径,地面水泥车开始憋压,当压盘冲击机构将销钉剪断之后,水泥车压力迅速下降后停泵。磨料喷射喷头内部通过螺纹与超高压软管连接,外部通过销钉和油管连接,销钉与磨料喷射喷头和油管之间焊接,当销钉剪断后,磨料喷射喷头离开油管,与超高压软管一起运动。磨料喷射喷头中上部四周等间距分布2-4个反向喷嘴,通过反向喷嘴的喷射作用,可使磨料喷射喷头向前运动。锚定装置下入到设计井深后锚定,上扶正器设置在锚定装置下部,起扶正作用,转向弯道设置在上扶正器下部,可实现对磨料喷射喷头和超高压软管的转向,转向弯道内部表面为均布的滚动轴承,可减小磨料喷射喷头和超高压软管的运动阻力。下扶正器设置在转向弯道的下部,起扶正作用,引鞋设置在下扶正器的下部,起引导作用。磨料喷射喷头转向时,压裂车先不加入磨料,磨料喷射喷头与超高压软管在重力和反向喷嘴喷射作用下一起运动,依次经过锚定装置、上扶正器、转向弯道后,磨料喷射喷头方向由竖直变为水平,磨料喷射喷头的最前部到达套管,压裂车开始加入磨料,磨料喷嘴喷头喷出磨料射流,由于此时不需要反向喷嘴的喷射作用,设计了专用的套管开窗喷嘴,开窗喷嘴位于喷头中心,直径较大,泥浆和磨料混合物进入磨料喷射喷头内部后,大部分进入大直径的开窗喷嘴,开窗喷嘴喷射磨料射流高速冲击套管,实现套管的快速开窗。开窗完毕后,进行水平钻孔作业,此时需要反向喷嘴作用,先在井口投球,投球进入磨料喷射喷头内部后,进入最下部大直径的开窗喷嘴上部收缩锥面,投球将锥面卡住,将其封堵住,磨料射流从反向喷嘴和钻孔喷嘴喷出,钻孔喷嘴位于磨料喷射喷头底部,数量为2-10个,磨料射流高速冲击地层岩石,形成大直径孔眼,反向喷嘴的喷射也可促进孔眼直径的增大,同时磨料喷射喷头在超高压软管的重力和反向喷嘴的共同作用下,可以进行大深度的水平钻孔。
本发明提到的一种高压双管式磨料喷射水平钻孔装置,具体的操作步骤如下:
第一步:将井筒清洗完毕,连接好地面管线,试压;
第二步:将锚定装置、上扶正器、转向弯道、下扶正器、引鞋至井下,并进行定位校深;
第三步:将磨料喷射喷头在井口与超高压软管和油管连接后,送至井下锚定装置上部;
第四步:启动水泥车,泥浆对压盘冲压机构加压,压盘冲击机构将销钉剪断后,水泥车压力迅速下降停泵;
第五步:启动压裂车,先不加入磨料,磨料喷射喷头与超高压软管在重力和反向喷嘴喷射作用下一起运动,使磨料喷射喷头到达套管;
第六步:压裂车加入磨料,磨料喷嘴喷头的大直径套管开窗喷嘴喷出磨料射流,完成套管的快速开窗;
第七步:停止压裂车,井口投球,投球进入磨料喷射喷头内部后,将大直径的开窗喷嘴封堵住;
第八步:重启压裂车,磨料射流从反向喷嘴和磨料喷射喷嘴喷出,完成水平钻孔作业;
第九步:停止压裂车加入磨料,将井筒内剩余磨料循环携带完毕后,关闭压裂车,起出管柱,拆除地面管线,完成施工作业。
本发明的有益效果是:
能够实现超高压和高压流体的输送,刚性油管高压流道可顺利将水平钻孔用的磨料喷射喷头和内部超高压软管顺利输送至井下定位导向工具,超高压流道可承受超高压并具有柔性可实现小角度转弯,磨料喷射喷头通过大直径的开窗喷嘴实现套管开窗后,通过超高压软管重力和反向喷嘴的共同作用,进行超高压软管的水平送进,钻孔喷嘴喷射高压磨料射流钻孔,一趟钻实现套管开窗和水平钻孔,可有效的增加钻孔的深度和直径,增大泄流面积,突破近井地带的污染,增加低渗致密非常规油气藏产量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中:1、泥浆罐 2、水泥车 3、压裂车 4、立管 5、井口超高压软管 6、井架 7、水龙头 8、双管流道连接器 9、钻杆 10、井口防喷装置 11、超高压软管 12、油管 13、套管 14、磨料喷射喷头 15、压盘冲压机构 16、销钉 17、反向喷嘴 18、钻孔喷嘴 19、开窗喷嘴 20、投球 21、锚定装置 22、上扶正器 23、转向弯道 24、下扶正器 25、引鞋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述:
如图1所示,本发明所述的高压双管式磨料喷射水平钻孔装置,包括泥浆罐1、水泥车2、压裂车3、立管4、井口超高压软管5、井架6、水龙头7、双管流道连接器8、钻杆9、井口防喷装置10、超高压软管11、油管12、套管13、磨料喷射喷头14、压盘冲压机构15、销钉16、反向喷嘴17、钻孔喷嘴18、开窗喷嘴19、投球20、锚定装置21、上扶正器22、转向弯道23、下扶正器24、引鞋25。泥浆罐1用来存储水平钻孔作业需用的泥浆,泥浆罐出口分别与水泥车2和压裂车3进液口连接,水泥车2可对泥浆罐输入的泥浆加压,通过立管4输送至水龙头7,水龙头7设置在井架6上。进入压裂车3的泥浆与磨料混合后,通过压裂车3加压后,经过井口超高压软管5输送至双管流道连接器8,双管流道连接器8共同连接井口超高压软管5和水龙头7,流经水龙头7的加压泥浆经过双管流道连接器8后进入钻杆9和超高压软管11之间的环空,压裂车3加压的泥浆和磨料混合物经过双管流道连接器8后,进入超高压软管11内部。井口防喷装置10设置在井口,可同时经过超高压软管11和钻杆9,同时控制井口压力。当油管12输送磨料喷射喷头14至设计井深时,经过超高压软管11和油管12之间环空的加压泥浆,向下输送至压盘冲压机构15,加压泥浆对压盘冲压机构15加压,压盘冲压机构15上部为环形圆盘,设置在磨料喷射喷头14和油管12之间,环形圆盘面的方向和加压泥浆流动方向垂直,压盘冲压机构15下部为楔形锥面,销钉16设置在压盘冲压机构15的下部,销钉16中间部位具有锥形缩径,当加压泥浆对压盘冲压机构15加压后,压盘冲压机构15开始向下运动,压盘冲压机构15下部楔形锥面开始冲击销钉16中间部位的锥形缩径,地面水泥车2开始憋压,当压盘冲击机构15将销钉16剪断之后,水泥车2压力迅速下降后停泵。磨料喷射喷头14内部通过螺纹与超高压软管11连接,外部通过销钉16和油管12连接,销钉16与磨料喷射喷头14和油管12之间焊接,当销钉16剪断后,磨料喷射喷头14离开油管12,与超高压软管11一起运动。磨料喷射喷头14中上部四周等间距分布2-4个反向喷嘴17,通过反向喷嘴17的喷射作用,可使磨料喷射喷头14向前运动。锚定装置21下入到设计井深后锚定,上扶正器22设置在锚定装置21下部,起扶正作用,转向弯道23设置在上扶正器22下部,可实现对磨料喷射喷头14和超高压软管11的转向,转向弯道23内部表面为均布的滚动轴承,可减小磨料喷射喷头14和超高压软管11的运动阻力。下扶正器24设置在转向弯道23的下部,起扶正作用,引鞋25设置在下扶正器24的下部,起引导作用。磨料射流喷头14转向时,压裂车3先不加入磨料,磨料喷射喷头14与超高压软管11在重力和反向喷嘴17喷射作用下一起运动,依次经过锚定装置21、上扶正器22、转向弯道23后,磨料喷射喷头14方向由竖直变为水平,磨料喷射喷头14的最前部到达套管13,压裂车3开始加入磨料,磨料喷嘴喷头14喷出磨料射流,由于此时不需要反向喷嘴17的喷射作用,设计了专用的套管开窗喷嘴19,开窗喷嘴19位于喷头中心,直径较大,泥浆和磨料混合物进入磨料喷射喷头14内部后,大部分进入大直径的开窗喷嘴19,开窗喷嘴19喷射磨料射流高速冲击套管13,实现套管13的快速开窗。开窗完毕后,进行水平钻孔作业,此时需要反向喷嘴17作用,先在井口投球,投球20进入磨料喷射喷头14内部后,进入最下部大直径的开窗喷嘴19上部收缩锥面,投球20将锥面卡住,将其封堵住,磨料射流从反向喷嘴17和钻孔喷嘴18喷出,钻孔喷嘴18位于磨料喷射喷头14底部,数量为2-10个,磨料射流高速冲击地层岩石,形成大直径孔眼,反向喷嘴17的喷射也可促进孔眼直径的增大,同时磨料喷射喷头14在超高压软管11的重力和反向喷嘴17的共同作用下,可以进行大深度的水平钻孔。
本发明提到的一种高压双管式磨料喷射水平钻孔装置,具体的操作步骤如下:
第一步:将井筒清洗完毕,连接好地面管线,试压;
第二步:将锚定装置21、上扶正器22、转向弯道23、下扶正器24、引鞋25至井下,并进行定位校深;
第三步:将磨料喷射喷头14在井口与超高压软管11和油管12连接后,送至井下锚定装置21上部;
第四步:启动水泥车2,泥浆对压盘冲压机构15加压,压盘冲击机构15将销钉16剪断后,水泥车2压力迅速下降停泵;
第五步:启动压裂车3,先不加入磨料,磨料喷射喷头14与超高压软管11在重力和反向喷嘴17喷射作用下一起运动,使磨料喷射喷头14到达套管13;
第六步:压裂车3加入磨料,磨料喷嘴喷头14的大直径套管开窗喷嘴19喷出磨料射流,完成套管13的快速开窗;
第七步:停止压裂车3,井口投球,投球20进入磨料喷射喷头14内部后,将大直径的开窗喷嘴19封堵住;
第八步:重启压裂车3,磨料射流从反向喷嘴17和磨料喷射喷嘴14喷出,完成水平钻孔作业;
第九步:停止压裂车3加入磨料,将井筒内剩余磨料循环携带完毕后,关闭压裂车3,起出管柱,拆除地面管线,完成施工作业。
Claims (3)
1.一种双管式高压磨料喷射水平钻孔装置,包括泥浆罐(1)、水泥车(2)、压裂车(3)、立管(4)、井口超高压软管(5)、井架(6)、水龙头(7)、双管流道连接器(8)、钻杆(9)、井口防喷装置(10)、超高压软管(11)、油管(12)、套管(13)、磨料喷射喷头(14)、压盘冲压机构(15)、销钉(16)、反向喷嘴(17)、钻孔喷嘴(18)、开窗喷嘴(19)、投球(20)、锚定装置(21)、上扶正器(22)、转向弯道(23)、下扶正器(24)、引鞋(25),泥浆罐(1)用来存储水平钻孔作业需用的泥浆,泥浆罐出口分别与水泥车(2)和压裂车(3)进液口连接,水泥车(2)可对泥浆罐输入的泥浆加压,通过立管(4)输送至水龙头(7),水龙头(7)设置在井架(6)上,进入压裂车(3)的泥浆与磨料混合后,通过压裂车(3)加压后,经过井口超高压软管(5)输送至双管流道连接器(8),双管流道连接器(8)共同连接井口超高压软管(5)和水龙头(7),流经水龙头(7)的加压泥浆经过双管流道连接器(8)后进入钻杆(9)和超高压软管(11)之间的环空,压裂车(3)加压的泥浆和磨料混合物经过双管流道连接器(8)后,进入超高压软管(11)内部,井口防喷装置(10)设置在井口,可同时经过超高压软管(11)和钻杆(9),同时控制井口压力,当油管(12)输送磨料喷射喷头(14)至设计井深时,经过超高压软管(11)和油管(12)之间环空的加压泥浆,向下输送至压盘冲压机构(15),加压泥浆对压盘冲压机构(15)加压,销钉(16)设置在压盘冲压机构(15)的下部,磨料喷射喷头(14)内部通过螺纹与超高压软管(11)连接,外部通过销钉(16)和油管(12)连接,销钉(16)与磨料喷射喷头(14)和油管(12)之间焊接,当销钉(16)剪断后,磨料喷射喷头(14)离开油管(12),与超高压软管(11)一起运动,磨料喷射喷头(14)中上部四周等间距分布2-4个反向喷嘴(17),锚定装置(21)下入到设计井深后锚定,上扶正器(22)设置在锚定装置(21)下部,起扶正作用,转向弯道(23)设置在上扶正器(22)下部,可实现对磨料喷射喷头(14)和超高压软管(11)的转向,转向弯道(23)内部表面为均布的滚动轴承,可减小磨料喷射喷头(14)和超高压软管(11)的运动阻力,下扶正器(24)设置在转向弯道(23)的下部,起扶正作用,引鞋(25)设置在下扶正器(24)的下部,起引导作用,磨料射流喷头(14)转向时,压裂车(3)先不加入磨料,磨料喷射喷头(14)与超高压软管(11)在重力和反向喷嘴(17)喷射作用下一起运动,依次经过锚定装置(21)、上扶正器(22)、转向弯道(23)后,磨料喷射喷头(14)方向由竖直变为水平,磨料喷射喷头(14)的最前部到达套管(13),压裂车(3)开始加入磨料,磨料喷嘴喷头(14)喷出磨料射流,由于此时不需要反向喷嘴(17)的喷射作用,设计了专用的套管开窗喷嘴(19),开窗喷嘴(19)位于喷头中心,直径较大,泥浆和磨料混合物进入磨料喷射喷头(14)内部后,大部分进入大直径的开窗喷嘴(19),开窗喷嘴(19)喷射磨料射流高速冲击套管(13),实现套管(13)的快速开窗,开窗完毕后,进行水平钻孔作业,此时需要反向喷嘴(17)作用,先在井口投球,投球(20)进入磨料喷射喷头(14)内部后,进入最下部大直径的开窗喷嘴(19)上部收缩锥面,投球(20)将锥面卡住,将其封堵住,磨料射流从反向喷嘴(17)和钻孔喷嘴(18)喷出,钻孔喷嘴(18)位于磨料喷射喷头(14)底部,磨料射流高速冲击地层岩石,形成大直径孔眼,反向喷嘴(17)的喷射也可促进孔眼直径的增大,同时磨料喷射喷头(14)在超高压软管(11)的重力和反向喷嘴(17)的共同作用下,可以进行大深度的水平钻孔。
2.根据权利要求1所述的一种双管式高压磨料喷射水平钻孔装置,其特征在于:压盘冲压机构(15)上部为环形圆盘,设置在磨料喷射喷头(14)和油管(12)之间,环形圆盘面的方向和加压泥浆流动方向垂直,压盘冲压机构(15)下部为楔形锥面,销钉(16)中间部位具有锥形缩径,当加压泥浆对压盘冲压机构(15)加压后,压盘冲压机构(15)开始向下运动,压盘冲压机构(15)下部楔形锥面开始冲击销钉(16)中间部位的锥形缩径,地面水泥车(2)开始憋压,当压盘冲压机构(15)将销钉(16)剪断之后,水泥车(2)压力迅速下降后停泵。
3.根据权利要求1所述的一种双管式高压磨料喷射水平钻孔装置,其特征在于:通过反向喷嘴(17)的喷射作用,可使磨料喷射喷头(14)向前运动,钻孔喷嘴(18)数量为2-10个。
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