CN114737893A - 完井增产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种完井增产装置，属于油气开发设备技术领域。该装置包括壳体、导向器、多个柔性钻杆、多个近钻头增速扶正动力结构和多个钻头；导向器安装在壳体的内壁上；导向器设有多个导向通孔，壳体设有与多个导向通孔一一对应的开口；每个柔性钻杆的第一端适于与钻井液采集装置相连接，第二端依次穿过对应的导向通孔和开口；多个近钻头增速扶正动力结构与多个柔性钻杆一一对应，每个近钻头增速扶正动力结构的第一端与对应的柔性钻杆的第二端相连接；多个钻头与多个近钻头增速扶正动力结构一一对应，每个近钻头增速扶正动力结构的第二端与对应的钻头相连接。以简单的结构实现多分支完井增产。

Description

完井增产装置

技术领域

本发明涉及油气开发设备技术领域，特别涉及一种完井增产装置。

背景技术

油气井增产工艺是提高油气井生产能力的技术工艺，通常采用压裂技术、射孔技术或者多分支钻井技术。由于多分支钻井技术在作业过程中不需要昂贵的大型设备或者较多的作业人员，只需要使用原有的钻井工具和钻井人员将增产工具下入井内，就能够开展作业，因此该种技术更加便捷，从而逐渐替代了其它较为复杂的油气井增产技术。

相关技术中，利用多分支钻井技术实现增产的装置，通常需要采用额外的动力源，为主井筒中的数个钻杆集中提供动力，钻杆向前钻进，从而完成分支井的开发，实现增产。

在实现本发明的过程中，发明人发现该相关技术至少存在以下问题：

由于需要动力装置集中驱动，因此可能会产生动力装置输出功率不足，导致作业停滞的现象。同时，在高温高压地层中，由于动力装置的旋转以及柔性钻杆的扭转变形，因此不仅井内各部件会相互干扰，多个柔性钻杆还可能发生缠绕的现象，导致一部分钻杆留在地层内，另一部分钻杆留在钻具内，从而影响装置的增产效果，也影响后续油气田开发进度。另外，由于受钻具长度以及动力装置输出功率的限制，因此相关技术中的装置无法支持超多分支的钻杆同时钻进。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种完井增产装置，以简单的结构实现多分支完井增产。

具体而言，包括以下的技术方案：

本申请实施例提供了一种完井增产装置，该装置包括壳体、导向器、多个柔性钻杆、多个近钻头增速扶正动力结构和多个钻头；

所述壳体的第一端适于与提升装置连接在一起；

所述导向器安装在所述壳体的第二端的内壁上；

所述导向器设有多个导向通孔，所述壳体设有与多个所述导向通孔一一对应的开口；

每个所述柔性钻杆的第一端适于与钻井液采集装置相连接，第二端依次穿过对应的所述导向通孔和所述开口；

多个所述近钻头增速扶正动力结构与多个所述柔性钻杆一一对应，每个所述近钻头增速扶正动力结构的第一端与对应的所述柔性钻杆的第二端相连接；

多个所述钻头与多个所述近钻头增速扶正动力结构一一对应，每个所述近钻头增速扶正动力结构的第二端与对应的所述钻头相连接。

可选地，所述导向器的外壁与所述壳体的第二端的内壁通过螺纹相连接；

所述导向器和所述壳体通过第一螺栓和第二螺栓固定在一起。

可选地，所述近钻头增速扶正动力结构包括扶正器；

所述扶正器包括扶正中心轴和多个扶正壳体；

每个所述扶正壳体套在所述扶正中心轴的外壁上；

所述扶正中心轴设有通孔；

所述柔性钻杆的第二端穿入所述通孔。

可选地，所述近钻头增速扶正动力结构还包括复摆减阻器；

所述柔性钻杆的第二端与所述复摆减阻器的第一端相连接。

可选地，所述复摆减阻器包括复摆减阻器外壳，在所述复摆减阻器外壳内部设有相互连接的多自由度固定轴和驱动块。

可选地，所述复摆减阻器外壳的第一端内壁设有两个相对的凸起；

每个所述凸起都设有半圆形的凹槽，两个所述凹槽开口相对；

所述多自由度固定轴夹设在所述凹槽形成的空隙中。

可选地，所述近钻头增速扶正动力结构还包括钻井液导向器；

所述钻井液导向器的第一端与所述复摆减阻器的第二端相连接。

可选地，所述钻井液导向器包括钻井液导向器外壳和中心增速筒；

所述中心增速筒安装在钻井液导向器外壳的内壁上。

可选地，所述钻井液导向器外壳和所述中心增速筒通过螺栓固定在一起。

可选地，所述近钻头增速扶正动力结构还包括动力螺杆；

所述动力螺杆的第一端与所述钻井液导向器的第二端相连接；

所述动力螺杆的第二端与所述钻头相连接。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

利用通入柔性钻杆中的钻井液的流速驱动钻头不断钻入地层，并且通过近钻头增速扶正动力结构控制钻头前进方向，从而实现分支井的开发。由于柔性钻杆仅作为钻井液供给通道，也就是说柔性钻杆不会产生较大的扭矩和拉压，因此柔性钻杆不会发生扭转变形，甚至缠绕的现象。同时，由于不需要安装额外的动力装置，不仅能够避免额外的动力装置的旋转对井内其它部件造成干扰，还避免了发生动力装置输出功率不足的情况，因此能够支持超多分支同时钻进。另外，通过钻井液的流速驱动钻头钻进地层，使得装置结构更加简单，操作更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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它的附图。

图1是本申请实施例提供的完井增产装置的剖视图；

图2是本申请实施例提供的完井增产装置中近钻头增速扶正动力结构剖视图；

图3是本申请实施例提供的完井增产装置中近钻头增速扶正动力结构的扶正器透视示意图；

图4是本申请实施例提供的完井增产装置中近钻头增速扶正动力结构的复摆减阻器剖视图；

图5是本申请实施例提供的完井增产装置中近钻头增速扶正动力结构的钻井液导向器剖视图。

图中的附图标记分别表示为：

1-壳体；

2-导向器；

3-柔性钻杆；

4-近钻头增速扶正动力结构；

5-钻头；

6-第一螺栓；

7-第二螺栓；

8-扶正器：

81-扶正中心轴，82-扶正壳体，821-第一扶正壳体，822-第二扶正壳体；

9-复摆减阻器：

91-复摆减阻器外壳，911-凸起，92-多自由度固定轴，921-第一部分，922-第二部分，923-第三部分，93-驱动块；

10-钻井液导向器：

1001-钻井液导向器外壳，1002-中心增速筒；

11-动力螺杆；

12-第三螺栓；

13-第四螺栓；

14-第五螺栓；

15-第六螺栓。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

在对本申请实施方式作进一步地详细描述之前，本申请实施例中所涉及的方位名词，以图中所示方位为基准，仅仅用来清楚地描述本申请实施例的完井增产装置，并不具有限定本申请保护范围的意义。

下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

结合图1和图2所示，本申请实施例提供了一种完井增产装置，该装置包括壳体1、导向器2、多个柔性钻杆3、多个近钻头增速扶正动力结构4和多个钻头5。

壳体1的第一端适于与提升装置连接在一起，导向器2安装在壳体1的第二端的内壁上。

导向器2设有多个导向通孔，壳体1设有与多个导向通孔一一对应的开口。

每个柔性钻杆3的第一端适于与钻井液采集装置相连接，第二端依次穿过对应的导向通孔和开口。

多个近钻头增速扶正动力结构4与多个柔性钻杆3一一对应，每个近钻头增速扶正动力结构4的第一端与对应的柔性钻杆3的第二端相连接。

多个钻头5与多个近钻头增速扶正动力结构4一一对应，每个近钻头增速扶正动力结构4的第二端与对应的钻头5相连接。

需要说明的是，在钻井过程中，由于油气藏的深度是不同的，因此钻井的深度也不同。该完井增产装置的壳体1和柔性钻杆3的长度是根据钻井需要的长度进行相应的设置，图1中示意的是以部分壳体1和柔性钻杆3的长度代替整个壳体1和柔性钻杆3的长度。

可以理解的是，由于不同的油气藏需要增产所需开发的分支井的井眼数量是不同的，因此可以根据需要设置柔性钻杆3的数量。例如图1所示，设置了两个柔性钻杆3进行两个分支井井眼的开发。

在本申请一些实施例中，壳体1可以为钻出主井眼的钻杆，并且壳体1的直径大于柔性钻杆3的直径。

需要说明的是，进行分支井开发的过程为：

第一步：利用壳体1钻出主井眼。

第二步：根据预先设定的所要开发的多个分支井的位置，将每个柔性钻杆3分别依次穿过对应的导向通孔和开口，并伸出壳体1外壁。

第三步：通入钻井液，通过钻井液的驱动将钻头钻进地层中形成分支井眼。

第四步：当柔性钻杆3完全钻进地层后，将柔性钻杆3留在地层中，形成油气田增产通道；根据需要起出壳体1以及导向器2。

在本申请一些实施例中，钻井液采集装置所采集的钻井液可以为泥浆、清水、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫或者压缩空气等流体。

综上所述，本申请实施例提供的完井增产装置是利用通入柔性钻杆3中的钻井液的流速驱动钻头5不断钻入地层，并且通过近钻头增速扶正动力结构4控制钻头5前进方向，从而实现分支井的开发。由于柔性钻杆3仅作为钻井液供给通道，也就是说柔性钻杆3不会产生较大的扭矩和拉压，因此柔性钻杆3不会发生扭转变形，甚至缠绕的现象。同时，由于不需要安装额外的动力装置，不仅能够避免额外的动力装置的旋转对井内其它部件造成干扰，还避免了发生动力装置输出功率不足的情况，因此能够支持超多分支同时钻进。进一步地，通过钻井液的流速驱动钻头5钻进地层，使得该完井增产装置结构更加简单，操作更加方便。

下面结合图1对本实施例提供的完井增产装置的各个组成单元的结构和作用进行更具体详尽的说明。

在本申请一些实施例中，根据需要，钻头5可以为麻花钻、扁钻、扩孔钻或者深孔钻。

在本申请一些实施例中，导向器2的外壁与壳体1的第二端的内壁通过螺纹相连接。

如图1所示，导向器2和壳体1通过第一螺栓6和第二螺栓7固定在一起。

在本申请一些实施例中，导向器2上设有第一安装孔和第二安装孔，壳体1上设有第三安装孔和第四安装孔。

第一安装孔与第三安装孔对应，第二安装孔和第四安装孔对应。

第一螺栓6依次穿过第一安装孔和第三安装孔，第二螺栓7依次穿过第二安装孔和第四安装孔，以此将导向器2与壳体1固定。

结合图1、图2和图3所示，在本申请一些实施例中，近钻头增速扶正动力结构4包括扶正器8。

该扶正器8包括扶正中心轴81和多个扶正壳体82。

每个扶正壳体82套在扶正中心轴81的外壁上。扶正中心轴81设有轴向通孔。柔性钻杆3的第二端穿入通孔。

在本申请一些实施例中，如图3所示，扶正中心轴81的外壁上套设有两个结构相同的扶正壳体82。

如图3所示，在本申请一些实施例中，扶正壳体82包括第一扶正壳体821和第二扶正壳体822。其中，第一扶正壳体821靠近扶正中心轴81的第一端，第二扶正壳体822靠近扶正壳体82的第二端。

需要说明的是，扶正器8不仅能够有效避免钻井工具对井壁的刮擦，降低摩擦阻力；同时，由于扶正器8可以将井斜角和井眼曲率控制在规定范围内，减少钻杆和钻头上承受的非井眼中心力或其它外力，因此扶正器8还能够避免钻头偏斜而导致的不规则井眼。从而提高了井眼质量和钻井速度。

如图2所示，在本申请一些实施例中，近钻头增速扶正动力结构4还包括复摆减阻器9。

柔性钻杆3的第二端与复摆减阻器9的第一端相连接。

在本申请一些实施例中，柔性钻杆3的第二端外壁设有螺纹，复摆减阻器9的第一端内壁设有螺纹，柔性钻杆3的第二端与复摆减阻器9的第一端通过螺纹连接在一起。

如图2和图4所示，在本申请一些实施例中，复摆减阻器9包括复摆减阻器外壳91，在复摆减阻器外壳91内部设有相互连接的多自由度固定轴92和驱动块93。

如图4所示，在本申请一些实施例中，从多自由度固定轴92的第一端到第二端依次连接有第一部分921、第二部分922和第三部分923。

第一部分921的外壁设有螺纹，第二部分922设置为球体，第三部分923的外壁设有螺纹。

如图4所示，在本申请一些实施例中，复摆减阻器外壳91的第一端内壁设有两个相对的凸起911。

每个凸起911都设有半圆形的凹槽，两个凹槽开口相对。多自由度固定轴92夹设在凹槽形成的空隙中。

在本申请一些实施例中，凸起911与复摆减阻器外壳91可以为整体成型，也可以相互独立成型。

需要说明的是，如图4所示，当凸起911与复摆减阻器外壳91相互独立成型时，每个凸起911与复摆减阻器外壳9通过螺栓进行固定。

可以理解的是，多自由度固定轴92的第二部分922在钻井液的冲击驱动作用下，可以高速旋转，从而带动装置的各部分工具在同轴的情况下进行作业。

在本申请一些实施例中，柔性钻杆3第二端的内壁设有螺纹，多自由度固定轴92的第一部分921与柔性钻杆3第二端通过螺纹连接在一起，多自由度固定轴92的第二部分922与驱动块93的第一端通过螺纹连接在一起。

在本申请一些实施例中，驱动块93可以为涡轮或者叶轮等可提供动力的结构。

需要说明的是，钻井液流经整个近钻头增速扶正动力结构4，复摆减阻器9在钻井液的冲击驱动作用下，驱动块93高速旋转带动近钻头增速扶正动力结构4高速旋转产生陀螺复摆的作用，从而有效纠正钻井过程中的偏斜，提高钻井的有效性和效率。

可以理解的是，在钻井过程中，钻头5或者钻具在钻进过程中，进行规则旋转的同时，还会出现不规则的涡动现象。需要说明的是，涡动现象是指由于在不均衡动态力的作用下，钻头5或者其它钻井工具失去稳定性，因此使得钻头5或者其它钻井工具旋转的中心位置不断变化，无法沿着预设的中心位置钻进，从而影响分支井井眼的开发。

并且，由于产生了涡动现象，因此钻头5的加速度增大，导致钻头5会以较大的冲击力冲撞岩层，不仅钻头5的切削不稳定，而且钻头5由于冲击力过大，使用寿命也会降低。复摆减阻器9的设置会抑制钻头5或者其它钻具在轴向的弹跳或者涡动，使得钻头5的运动更加稳定，从而不仅保证了钻头5按照预设的钻进方向运动，还减少了钻头5与周围的钻具产生的交互震荡。因此复摆减阻器9的设置提高了钻井效率，也增加了钻头5的使用寿命。

如图5所示，在本申请一些实施例中，近钻头增速扶正动力结构4还包括钻井液导向器10。

钻井液导向器10的第一端与复摆减阻器9的第二端相连接。

在本申请一些实施例中，钻井液导向器10包括钻井液导向器外壳1001和中心增速筒1002。

中心增速筒1002安装在钻井液导向器外壳1001的内壁上。

在本申请一些实施例中，如图5所示，中心增速筒1002从第一端到第二端的内壁直径逐渐减小。

可以理解的是，由于在钻井过程中，钻头5工作面所产生的岩屑是通过钻井液循环携带到地面上，因此当井底的岩屑被运移到地面的速度加快，则钻头5的工作效率也会提高。使用该完井增产装置过程中，钻井液会流经中心增速筒1002内部，由于钻井液从直径大的通道流到直径小的通道时，钻井液的流速会增加，从而可以提高钻井液的携岩能力；同时，由于速度较快的钻井液也能够及时对所钻的岩面进行清洗，因此减少了岩屑对钻头5的磨损，从而可以提高钻头5的机械钻速和使用寿命。

在本申请一些实施例中，钻井液导向器外壳1001和中心增速筒1002通过螺栓固定在一起。

可以理解的是，根据需要设置上述固定钻井液导向器外壳1001和中心增速筒1002的螺栓数量。

在本申请一些实施例中，如图5所示，在中心增速筒1002上设有第五安装孔、第六安装孔、第七安装孔和第八安装孔，在钻井液导向器外壳1001上设有第九安装孔、第十安装孔、第十一安装孔和第十二安装孔。

其中，第五安装孔和第九安装孔对应，第六安装孔和第十安装孔对应，第七安装孔和第十一安装孔对应，第八安装孔和第十二安装孔对应。

第三螺栓同时穿过第五安装孔和第九安装进行固定，第四螺栓同时穿过第六安装孔和第十安装孔进行固定，第五螺栓同时穿过第七安装孔和第十一安装孔进行固定，第六螺栓同时穿过第八安装孔和第十二安装孔进行固定。

在本申请一些实施例中，近钻头增速扶正动力结构4还包括动力螺杆11。

动力螺杆11的第一端与钻井液导向器10的第二端相连接；动力螺杆11的第二端与钻头5相连接。

在本申请一些实施例中，动力螺杆11可以为微振动动力螺杆。

可以理解的是，微振动动力螺杆的振动幅度较小，可以保证在钻头5前进的过程中，不会产生较大的振幅，因此钻头可以较为准确地沿着预设的钻进方向前进，使得更好地开发完井的分支井井眼，后续油气田的增产效果也更加明显。

需要说明的是，动力螺杆11的第一端是可活动地连接在钻井液导向器10的第二端上。

可以理解的是，动力螺杆11在钻井液的液力冲击作用下旋转产生破岩动力；同时在动力螺杆11旋转过程中，由于动力螺杆11是微振动动力螺杆，因此会产生微小振动，从而不仅可以减少钻井工具与井壁的摩擦，保护井壁与钻井工具，并且还能够通过微振动的辅助作用提高钻头的破岩效率，提高机械钻速。

需要说明的是，本申请实施例提供的完井增产装置，可以用于对直井、斜井或者水平井中多个分支井井眼的开发。

综上所述，在进行钻井作业时，本申请实施例提供的完井增产装置位于引鞋的上方。该完井增产装置是利用通入柔性钻杆3中的钻井液的流速驱动钻头5不断钻入地层，并且通过近钻头增速扶正动力结构4控制钻头5前进方向，从而实现分支井的开发。由于柔性钻杆3仅作为钻井液供给通道，也就是说柔性钻杆3不会产生较大的扭矩和拉压，因此柔性钻杆3不会发生扭转变形，甚至缠绕的现象。同时，由于不需要安装额外的动力装置，不仅能够避免额外的动力装置的旋转对井内其它部件造成干扰，还避免了发生动力装置输出功率不足的情况，因此能够支持超多分支同时钻进。进一步地，通过钻井液的流速驱动钻头5钻进地层，使得该完井增产装置结构更加简单，操作更加方便。

近钻头增速扶正动力结构4中的扶正器8不仅能够有效避免钻井工具对井壁的刮擦，降低摩擦阻力；扶正器8还可以将井斜角和井眼曲率控制在规定范围内。而驱动块93高速旋转带动近钻头增速扶正动力结构4高速旋转产生陀螺复摆的作用，从而有效纠正钻井过程中的偏斜；钻井液导向器10的中心增速筒1002从第一端到第二端的内壁直径逐渐减小，使得流过中心增速筒1002的钻井液速度增快，不仅提高了钻井液的携岩能力，也能及时对所钻的岩面进行清洗。近钻头增速扶正动力结构4的设置使得钻头5可以更准确地沿着预设的分支井井眼进行钻进，从而提高了分支井井眼开发的准确性和有效性，为后续的增产工作提供了更准确的油气增产通道。

在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种完井增产装置，其特征在于，所述装置包括壳体(1)、导向器(2)、多个柔性钻杆(3)、多个近钻头增速扶正动力结构(4)和多个钻头(5)；

所述壳体(1)的第一端适于与提升装置连接在一起；

所述导向器(2)安装在所述壳体(1)的第二端的内壁上；

所述导向器(2)设有多个导向通孔，所述壳体(1)设有与多个所述导向通孔一一对应的开口；

每个所述柔性钻杆(3)的第一端适于与钻井液采集装置相连接，第二端依次穿过对应的所述导向通孔和所述开口；

多个所述近钻头增速扶正动力结构(4)与多个所述柔性钻杆(3)一一对应，每个所述近钻头增速扶正动力结构(4)的第一端与对应的所述柔性钻杆(3)的第二端相连接；

多个所述钻头(5)与多个所述近钻头增速扶正动力结构(4)一一对应，每个所述近钻头增速扶正动力结构(4)的第二端与对应的所述钻头(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导向器(2)的外壁与所述壳体(1)的第二端的内壁通过螺纹相连接；

所述导向器(2)和所述壳体(1)通过第一螺栓(6)和第二螺栓(7)固定在一起。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述近钻头增速扶正动力结构(4)包括扶正器(8)；

所述扶正器(8)包括扶正中心轴(81)和多个扶正壳体(82)；

每个所述扶正壳体(82)套在所述扶正中心轴(81)的外壁上；

所述扶正中心轴(81)设有通孔；

所述柔性钻杆(3)的第二端穿入所述通孔。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述近钻头增速扶正动力结构(4)还包括复摆减阻器(9)；

所述柔性钻杆(3)的第二端与所述复摆减阻器(9)的第一端相连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述复摆减阻器(9)包括复摆减阻器外壳(91)，在所述复摆减阻器外壳(91)内部设有相互连接的多自由度固定轴(92)和驱动块(93)。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述复摆减阻器外壳(91)的第一端内壁设有两个相对的凸起(911)；

每个所述凸起(911)都设有半圆形的凹槽，两个所述凹槽开口相对；

所述多自由度固定轴(92)夹设在所述凹槽形成的空隙中。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述近钻头增速扶正动力结构(4)还包括钻井液导向器(10)；

所述钻井液导向器(10)的第一端与所述复摆减阻器(9)的第二端相连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述钻井液导向器(10)包括钻井液导向器外壳(1001)和中心增速筒(1002)；

所述中心增速筒(1002)安装在钻井液导向器外壳(1001)的内壁上。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述钻井液导向器外壳(1001)和所述中心增速筒(1002)通过螺栓固定在一起。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述近钻头增速扶正动力结构(4)还包括动力螺杆(11)；

所述动力螺杆(11)的第一端与所述钻井液导向器(10)的第二端相连接；

所述动力螺杆(11)的第二端与所述钻头(5)相连接。

Images