CN111255402B - 一种一体式无损开窗侧钻工具总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一体式无损开窗侧钻工具总成，属于石油天然气钻井技术领域。包括铣锥、垫片、螺钉、导向隔离器、剪切板，铜管、曲面导向器和锚定器，铣锥与曲面导向器之间通过导向隔离器和剪切板连接，导向隔离器设有四个两两对称的“L”勾头，曲面导向器沿表面设有两条对称的“L”形滑槽，采用旋转丢手的方式，操作简单，性能可靠，导向隔离器托起铣锥，在开窗过程中铣锥与曲面导向器不直接接触，实现了对曲面导向器无损耗的需求，仅需下入一趟钻即可完成开窗侧钻作业，克服了常规开窗侧钻工具耗时长、成本高的问题。

Description

一种一体式无损开窗侧钻工具总成

技术领域

本发明涉及油田钻井技术领域，特别是涉及一种一体式无损开窗侧钻工具总成。

背景技术

随着油气田的长时间开发，大量的老井需要开窗侧钻提高采收率，特别是近些年兴起的分支井技术为老井挖潜增效提供了新的有效方法，该技术通过在主井眼中侧钻若干分支井，增加与油藏的接触面积，提高油井产量，投资少、见效快。

常规分体式开窗侧钻工具，往往需要起下钻两次，大大增加了钻井成本；且多采用投球憋压或上提、下放管柱剪切螺钉使送入工具与导向器脱离，待送入工具返回地面后，重新下入钻头进行开窗侧钻作业。

常规一体式开窗侧钻工具，采用机械的方式将铣锥与导向器进行连接，具体是采用螺钉进行连接，再采用环箍进行紧固。通过上提钻柱剪切螺钉，再拉断环箍进行分离。不仅拉断环箍会导致导向器损伤，而且铣锥在开窗过程中直接与导向器接触，导致导向器分叉角改变，降低开窗侧钻精度与效率，同时中途遇阻可能会导致工具掉落井内。

发明内容

本发明的目的是提供一种一体式无损开窗侧钻工具总成，提高开窗侧钻效率，进一步缩短施工周期，减少曲面导向器的损伤，解决了常规开窗侧钻工具往往需要下钻两次，钻井成本高的问题，同时解决了常规一体式开窗侧钻工具会损伤导向器和遇阻掉井的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种一体式无损开窗侧钻工具总成，包括铣锥、导向隔离器、剪切板、铜管、曲面导向器和锚定器，所述铣锥与曲面导向器之间设置有所述导向隔离器和剪切板，所述导向隔离器的一侧与所述铣锥固定，另一侧与所述曲面导向器相连；所述剪切板的一侧焊接在所述铣锥上，另一侧焊接在所述曲面导向器上；所述曲面导向器的下端通过螺纹与所述锚定器相连接；所述曲面导向器还包括传压系统，所述传压系统设置在铜管内，所述铜管的上端与所述铣锥的头部喷嘴孔焊接在一起，下端与所述曲面导向器的液压腔焊接在一起。

优选的，所述铣锥和曲面导向器两个通过螺钉安装固定，两颗所述螺钉分别固定安装在所述导向隔离器的顶部和所述剪切板的底部，所述螺钉的安装处垫设有垫片。

优选的，所述铣锥上设有环形凹槽和沿轴线的矩形槽。

优选的，所述导向隔离器由焊接在一起的隔离器上部和隔离器下部组成，所述隔离器上部与所述铣锥固定，所述隔离器下部与所述曲面导向器相连。

优选的，所述隔离器下部的外侧设置有两组L型勾头，每组L型勾头中的两个勾头对称分布；每组中相对应的两个勾头的轴线夹角为60°。

优选的，所述曲面导向器采用曲面，所述曲面导向器上设有一条矩形通孔和两条对称的L型滑槽，在所述L型滑槽的末端设有阻挡块。

优选的，所述曲面导向器上开设有两道L型滑槽，每组L型勾头中的两个勾头分别与两条L型滑槽配合相连。

优选的，所述剪切板的两侧均铣有V形折线槽，且左侧折线槽的深度大于右侧折线槽的深度。

优选的，V形折线槽的下尖点处打有圆孔，V形折线槽的上尖点处的连线与水平轴线的夹角为3-4.5°。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、铣锥与曲面导向器之间采用垫片、螺钉、导向隔离器和剪切板进行连接，具有结构简单、安全可靠的特点。

2、剪切板两侧均铣有“V”形折线槽，左侧“V”形折线槽深度大于右侧，且在“V”形折线槽下尖点处打有圆孔，在承受轴向载荷时剪切面与“V”形折线槽错开，使其剪切面大，所以可以承受较大轴向载荷，扭断时会在“V”形折线处出现应力集中导致其容易扭断，实现了旋转丢手，且中途不掉落。

3、在剪切板扭断后，铣锥在导向隔离器的支撑下不直接与曲面导向器相接触，铣锥在开窗过程中不对曲面导向器进行切削，保证了开窗过程中分叉角不变，提高了开窗侧钻的精度，具有无损导向器的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体装配示意图；

图2是本发明开窗工具总成的铣锥半剖结构示意图；

图3是本发明开窗工具总成的曲面导向器的结构示意图；

图4是图1的I处局部剖视图；

图5是图1的A-A截面示意图；

图6是图1的B-B截面示意图；

图7是本发明的导向隔离器结构示意图；

图8是图3的J-J截面示意图；

图9是图本发明开窗工具总成的剪切板结构示意图；

图中：1—铣锥，2—垫片，3—螺钉，4—导向隔离器，4.1-隔离器上部，4.2-隔离器下部，5—剪切板，6—铜管，7—曲面导向器，7.1-阻挡块，7.2-螺钉，8—锚定器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种一体式无损开窗侧钻工具总成，提高开窗侧钻效率，进一步缩短施工周期，减少曲面导向器的损伤，解决了常规开窗侧钻工具往往需要下钻两次，钻井成本高的问题，同时解决了常规一体式开窗侧钻工具会损伤导向器和遇阻掉井的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-9所示，本发明提供一种一体式无损开窗侧钻工具总成，由铣锥1、垫片2、螺钉3、导向隔离器4、剪切板5、铜管6、曲面导向器7和锚定器8组成；其结构特征是：铣锥1与曲面导向器7之间通过垫片2、螺钉3和导向隔离器4、剪切板5连接，导向隔离器4头部采用对称的“L”形勾头结构与曲面导向器7的“L”形滑槽相连，两颗螺钉3分别安装在导向隔离器4的上侧和剪切板5的下侧，剪切板5两侧分别焊接铣锥1和曲面导向器7上，两个垫片2安装在铣锥1和曲面导向器7之间；曲面导向器7下端通过螺纹与锚定器8上端相连接；曲面导向器7还包括传压系统，所述传压系统设置在曲面导向器7背面的管线槽内，铜管6上端与铣锥1头部喷嘴孔焊接在一起，铜管6下端与曲面导向器7的液压腔焊接在一起。

铣锥1设有环形凹槽和沿轴线的矩形槽；导向隔离器4分为上下两部分，隔离器上部4.1和隔离器下部4.2之间采用焊接相连，隔离器下部4.2外侧设四个“L”形勾头，两两对称分布，勾头轴线夹角为60°。

剪切板5两侧均铣有“V”形折线槽，左侧“V”形折线槽深度大于右侧，且在“V”形折线槽下尖点处打有圆孔，上尖点处连线夹角与水平轴线为3°～4.5°。

曲面导向器7采用曲面，曲面导向器7设有一条矩形通孔和两条对称的“L”形滑槽，“L”形滑槽与分叉角呈一定夹角，在“L”形滑槽末端设有阻挡块7.1，并采用螺钉7.2进行固定；同时在阻挡块7.1前端设有一个凹槽；预留有两个安装螺钉3的阶梯孔，以及穿过铜管4的通孔。

将钻柱系统下端与一体式无损开窗侧钻工具总成上端连接，取出螺钉，通过钻柱系统下放至指定开窗位置，开泵循环钻井液，高压钻井液通过钻杆进入铣锥1，再进入铜管6，从铜管6进入曲面导向器7的液压腔内，再进入锚定器8的液压腔，使锚定器8内的卡瓦牙张开，吃入套管内壁一定深度，达到轴向和周向固定曲面导向器7的目的；待锚定器8坐封稳固之后，井口控制转盘旋转钻柱，从剪切板5“V”形折线槽处剪断剪切板5，随后开钻，导向隔离器4托起曲面导向器7，使铣锥1与曲面导向器7不接触，保证了开窗过程中铣锥不切削曲面导向器，保持分叉角不变，铣锥1带着导向隔离器4沿着曲面导向器7的“L”形滑槽进行开窗侧钻作业，在导向隔离器4滑至“L”形滑槽末端时，在钻压作用下，下部的勾头被剪断，剪断后的勾头掉入曲面导向器7预留的凹槽内，从而实现铣锥1与曲面导向器7与分离，继续作业完成开窗侧钻。

通过上述方案，充分体现了本发明具有开窗时间短、窗口质量好、适用性高、安全可靠、导向器无损的优点。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种一体式无损开窗侧钻工具总成，其特征在于：包括铣锥、导向隔离器、剪切板、铜管、曲面导向器和锚定器，所述铣锥与曲面导向器之间设置有所述导向隔离器和剪切板，所述导向隔离器的一侧与所述铣锥固定，另一侧与所述曲面导向器相连；所述剪切板的一侧焊接在所述铣锥上，另一侧焊接在所述曲面导向器上，所述剪切板的两侧均铣有V形折线槽，且左侧折线槽的深度大于右侧折线槽的深度；所述曲面导向器的下端通过螺纹与所述锚定器相连接；所述曲面导向器还包括传压系统，所述传压系统设置在铜管内，所述铜管的上端与所述铣锥的头部喷嘴孔焊接在一起，下端与所述曲面导向器的液压腔焊接在一起；

所述导向隔离器由焊接在一起的隔离器上部和隔离器下部组成，所述隔离器上部与所述铣锥固定，所述隔离器下部与所述曲面导向器相连；所述隔离器下部的外侧设置有两组L型勾头，每组L型勾头中的两个勾头对称分布；每组中相对应的两个勾头的轴线夹角为60°；所述曲面导向器采用曲面，所述曲面导向器上设有一条矩形通孔和两条对称的L型滑槽，在所述L型滑槽的末端设有阻挡块；每组L型勾头中的两个勾头分别与两条L型滑槽配合相连；

使用时，将钻柱系统下端与所述一体式无损开窗侧钻工具总成上端连接，取出螺钉，通过钻柱系统下放所述一体式无损开窗侧钻工具总成至指定开窗位置，开泵循环钻井液，高压钻井液通过钻杆进入所述铣锥，再进入所述铜管，从所述铜管进入所述曲面导向器的液压腔内，再进入所述锚定器的液压腔，使所述锚定器内的卡瓦牙张开，吃入套管内壁一定深度，达到轴向和周向固定所述曲面导向器的目的；待所述锚定器坐封稳固之后，井口控制转盘旋转钻柱系统，从所述V形折线槽处剪断所述剪切板，随后开钻，所述导向隔离器托起所述铣锥，使所述铣锥与所述曲面导向器不接触，保证了开窗过程中所述铣锥不切削所述曲面导向器，保持分叉角不变，所述导向隔离器支撑着所述铣锥同时沿着所述曲面导向器的所述L型滑槽进行开窗侧钻作业，在所述导向隔离器滑至所述L型滑槽末端时，在钻压作用下，下部的所述勾头被剪断，从而实现所述铣锥与所述曲面导向器分离，继续作业完成开窗侧钻。

2.根据权利要求1所述的一体式无损开窗侧钻工具总成，其特征在于：所述铣锥和曲面导向器两个通过螺钉安装固定，两颗所述螺钉分别固定安装在所述导向隔离器的顶部和所述剪切板的底部，所述螺钉的安装处垫设有垫片。

3.根据权利要求1所述的一体式无损开窗侧钻工具总成，其特征在于：所述铣锥上设有环形凹槽和沿轴线的矩形槽。

4.根据权利要求1所述的一体式无损开窗侧钻工具总成，其特征在于：V形折线槽的下尖点处打有圆孔，V形折线槽的上尖点处的连线与水平轴线的夹角为3-4.5°。

Images