CN116220600B - 一种用于侧钻开窗的井下工具 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于侧钻开窗的井下工具，包括导斜器，导斜器的内部设有贯穿的水管；水管沿第一方向延伸，用于连通位于导斜器两端的铣锥和刮壁器；铣锥与导斜器之间通过第一螺钉固定，且端部与水管对接；第一螺钉沿铣锥的径向延伸，用于限制铣锥和导斜器相对位移，且能够通过铣锥旋转切断；刮壁器固定安装在导斜器远离铣锥的一端，且与导斜器之间还设有对接块；对接块靠近导斜器的一端半圆槽，靠近刮壁器的一端设有与半圆槽连通的第一贯穿孔；第一贯穿孔的直径相对小于水管的直径，用于配合钢球切断水管与第一贯穿孔的连接。本方案通过将刮壁器和导斜器以及铣锥一体安装，可同时下入到套管内；既能满足钻井液正循环，又能满足高压座封。

Description

一种用于侧钻开窗的井下工具

技术领域

本申请涉及油田钻井技术领域,具体涉及一种用于侧钻开窗的井下工具。

背景技术

近年来随着钻井技术的发展，钻井的效率以及钻井深度都有很大的进步，但随着需求的加大以及产品竞争激烈，优化改革产品结构势在必行。

侧钻井是油气田挖潜、增储上产、节省开发成本的重要手段。

井眼的侧钻技术是根据设计要求，在套管内某位置开一窗口或铣掉一段套管，侧向钻出一新井眼，实现重新完井的工艺技术，首先该项工艺需要多趟钻进，导斜器的座封装置工作时需要形成单向密封腔，通过不断增加管内压力使座封装置钳牙探出，完成座封。而刮壁器工作时需要钻井液钻正循环，刮削井壁的同时使钻井液将杂质携带出井口，两者的工作原理有冲突故不能同时下钻，需先下放刮壁器将套管内刮削干净光滑后起钻，再下导斜器座进行座封，座封后起钻，下钻使用铣锥沿导斜器方向破开套管，完成开窗，整个流程需进行多次起下钻，成本高且效率低；因此上述问题亟待进行解决。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于侧钻开窗的井下工具。

本申请提供一种用于侧钻开窗的井下工具，包括

导斜器，所述导斜器的内部设有贯穿的水管；

所述水管沿第一方向延伸，用于连通位于所述导斜器两端的铣锥和刮壁器；

所述铣锥与导斜器之间通过第一螺钉固定，且端部与所述水管对接；

所述第一螺钉沿所述铣锥的径向延伸，用于限制所述铣锥和导斜器相对位移，且能够通过所述铣锥旋转切断；

所述刮壁器固定安装在所述导斜器远离所述铣锥的一端，与所述导斜器之间还设有对接块；

所述对接块靠近所述导斜器的一端设有半圆槽，靠近所述刮壁器的一端设有与所述半圆槽连通的第一贯穿孔；

所述第一贯穿孔的直径小于所述水管的直径，用于配合钢球切断所述水管与第一贯穿孔的连接。

进一步的，

所述导斜器包括同轴安装的导斜器本体和外筒；

所述导斜器本体位于所述外筒相对靠近所述铣锥的一端，且设有用于对所述铣锥导向的斜面；

所述外筒的内部设有膨胀机构，用于和套管形成座封。

进一步的，

所述膨胀机构包括位于所述水管和对接块之间的活塞管；

所述活塞管的中间处沿轴线方向设有贯穿内外的条形孔，两端处分别安装有活塞；

所述条形孔包括多个；多个所述条形孔相互平行，且绕所述活塞管的周向排布；

所述活塞上同轴设有第二贯穿孔，用于所述活塞管分别与所述水管和对接块连通。

进一步的，

所述活塞包括圆柱部和圆台部；

所述圆柱部位于所述圆台部靠近所述条形孔的一端处；

所述圆台部上通过第二螺钉安装有钳牙；

所述钳牙包括多个；多个所述钳牙绕所述圆台部均匀排布，且与所述圆台之间斜面对接。

进一步的，

所述外筒上对应所述钳牙设有安装孔；

所述安装孔的截面与所述钳牙的截面相匹配，用于限制所述钳牙相对所述外筒只能相对伸缩不能相对位移。

进一步的，

所述导斜器本体与铣锥之间还设有扶正器；

所述扶正器包括插接部和卡接部；

所述插接部呈U型结构，且内侧设有坡面，用于所述导斜器本体对接；

所述卡接部与插接部垂直，包括呈半圆形的卡槽。

进一步的，

所述铣锥包括铣锥本体和铣锥头；

所述铣锥头与铣锥本体之间为焊接连接；

所述铣锥本体靠近所述铣锥头的一端对应所述卡槽设有对接部；

所述对接部呈圆柱结构，长度与所述卡槽的长度相匹配，直径小于靠近所述铣锥头一端的铣锥本体的直径。

进一步的，

所述卡槽与对接部之间还设有匹配的垫块；

所述垫块呈半圆形，端面与所述卡槽的端面位于同一平面，且分别与限位块焊接连接；

所述限位块呈弧形，外径与所述卡槽的外径相匹配，内径大于所述垫块的直径。

进一步的，

所述刮壁器上可伸缩安装有刮壁筋板；

所述刮壁筋板包括多个，绕所述刮壁器的周向交错排布；

所述刮壁筋板的宽度大于两所述刮壁筋板之间的距离。

进一步的，

所述刮壁器上对应所述刮壁筋板设有安装槽；

所述安装槽的底部设有弹簧，两端分别设有内凹的滑槽；

所述刮壁筋板的两端对应所述滑槽设有匹配的滑块；

所述滑槽端部为敞口结构，通过盖板进行封堵，用于限制所述刮壁筋板的滑动行程。

本申请具有的优点和积极效果是：

本技术方案通过将刮壁器和导斜器以及铣锥一体安装，可同时下入到套管内；其中刮壁器可通过导斜器内的水管与铣锥连通，使钻井液能够进行正循环，从而将刮削井壁产生的杂质携带出进口；同时，用于连通水管和刮壁器的对接块还能通过由铣锥投入的钢球进行封堵，此过程无需起钻，且能够有效对导斜器的端部进行封堵，从而增加内部压强，最终形成座封；相较于现有技术，操作更加简单，效率更高，操作成本更低。

附图说明

图1为本申请实施例提供的用于侧钻开窗的井下工具的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用于侧钻开窗的井下工具的导斜器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的用于侧钻开窗的井下工具的膨胀机构的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的用于侧钻开窗的井下工具的铣锥的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的用于侧钻开窗的井下工具的刮壁器的结构示意图。

图中所述文字标注表示为：100-导斜器；110-水管；120-导斜器本体；130-外筒；131-活塞管；132-活塞；133-第二螺钉；134-钳牙；200-铣锥；210-第一螺钉；220-扶正器；221-垫块；222-限位块；230-铣锥本体；240-铣锥头；300-刮壁器；310-刮壁筋板；320-安装槽；321-滑槽；322-盖板；330-弹簧；400-钢球；410-对接块。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

请参考图1-5，本实施例提供一种用于侧钻开窗的井下工具，包括导斜器100，导斜器100的内部设有贯穿的水管110；水管110沿第一方向延伸，用于连通位于导斜器100两端的铣锥200和刮壁器300；铣锥200与导斜器100之间通过第一螺钉210固定，且端部与水管110对接；第一螺钉210沿铣锥200的径向延伸，用于限制铣锥200和导斜器100相对位移，且能够通过铣锥200旋转切断；刮壁器300固定安装在导斜器100远离铣锥200的一端，与导斜器100之间还设有对接块410；对接块410靠近导斜器100的一端设有半圆槽，靠近刮壁器300的一端设有与半圆槽连通的第一贯穿孔；第一贯穿孔的直径小于水管110的直径，用于配合钢球400切断水管110与第一贯穿孔的连接。

本实施例中，导斜器100与两端的铣锥200和刮壁器300分别固定连接；其中与刮壁器300之间为焊接，与铣锥200之间则是通过第一螺钉210连接；第一螺钉210沿导斜器100的径向延伸，从而对导斜器100与铣锥200重合的部位进行连接。

本实施例中，导斜器100和铣锥200以及刮壁器300分别为空心结构，且导斜器100的内部设有水管110，既满足了刮壁器300与铣锥200之间的连通关系，又不会受斜面以及导斜器100与铣锥200之间安装关系的影响；也有效满足了刮壁器300在刮壁过程中需要钻井液正循环排杂的需求。

本实施例中，刮壁器300的进水端还安装有对接块410；对接块410上沿刮壁器300的轴线方向设有第一贯穿孔，其靠近导斜器100的一端还设有与第一贯穿孔同轴的半圆槽；当刮壁器300工作时，对接块410是处于连通状态的，可确保刮壁器300对钻井液的需求；当刮壁器300工作结束后，通过将钢球400由铣锥200投入便可通过水压流动至对接块410处，从而对第一贯穿孔进行封堵；使导斜器100内的水压不断增大，从而满足座封的需求。

在一优选实施例中，导斜器100包括同轴安装的导斜器本体120和外筒130；导斜器本体120位于外筒130相对靠近铣锥200的一端，且设有用于对铣锥200导向的斜面；外筒130的内部设有膨胀机构，用于和套管形成座封。

本实施例中，导斜器100包括首尾连接的导斜器本体120和外筒130；其中水管110位于导斜器本体120内，且导斜器本体120远离外筒130的一端为斜面；斜面有靠近铣锥200的一端向靠近外筒130的一端延伸，用于对铣锥200进行导向，从而完成开窗动作。

本实施例中，外筒130的内部设有膨胀机构；膨胀机构位于水管110和对接块410之间，当钢球400完成对对接块410的封堵后，水管110输出的钻进也便会在外筒130内挤压，且形成高压，从而触发膨胀机构完成座封动作。

在一优选实施例中，膨胀机构包括位于水管110和对接块410之间的活塞管131；活塞管131的中间处沿轴线方向设有贯穿内外的条形孔，两端处分别安装有活塞132；条形孔包括多个；多个条形孔相互平行，且绕活塞管131的周向排布；活塞132上同轴设有第二贯穿孔，用于活塞管131分别与水管110和对接块410连通。

本实施例中，活塞管131的两端分别套设有可相对滑动的活塞132，且两活塞132上分别套设有第一密封圈，用于和外筒130之间形成密封；其中靠近导斜器本体120一端的活塞132还套设在水管110上，且与水管110之间通过第二密封圈密封。

本实施例中，活塞管131上还沿轴线方向设有条形孔；条形孔贯穿活塞管131的管壁，使活塞管131内的钻井液能够进入到活塞管131与外筒130之间；当对接块410通过钢球400封堵后，外筒130内的压力便会增大，两活塞132便会受压力向相反的方向移动。

在一优选实施例中，活塞132包括圆柱部和圆台部；圆柱部位于圆台部靠近条形孔的一端处；圆台部上通过第二螺钉133安装有钳牙134；钳牙134包括多个；多个钳牙134绕圆台部均匀排布，且与圆台之间斜面对接。

本实施例中，圆台部靠近圆柱部的一端直径相对较大，且直径与圆柱部的直径相同；圆柱部的直径与外筒130的内径相匹配，用于限制圆台部只能相对外筒130的轴线方向位移，不能相对外筒130的径向位移。

本实施例中，钳牙134通过第二螺钉133固定安装在圆台部上，且与圆台部斜面连接；当圆台部与钳牙134之间因相对位移趋势产生剪切力时，第二螺钉133会被切断，使钳牙134通过斜面驱动而相对外筒130的径向方向进行升降。

在一优选实施例中，外筒130上对应钳牙134设有安装孔；安装孔的截面与钳牙134的截面相匹配，用于限制钳牙134相对外筒130只能相对伸缩不能相对位移。

本实施例中，钳牙134位于安装孔内，通过第二螺钉133固定安装在活塞132上；初始状态时，钳牙134远离活塞132一端的外表面与外筒130的外表面重合，不会对外筒130的整体移动产生影响；当活塞132受压力相对外筒130产生位移后，钳牙134便会切断第二螺钉133，并沿外筒130的径向伸缩，从而顶紧在外部套管上，形成座封。

在一优选实施例中，导斜器本体120与铣锥200之间还设有扶正器220；扶正器220包括插接部和卡接部；插接部呈U型结构，且内侧设有坡面，用于导斜器本体120对接；卡接部与插接部垂直，包括呈半圆形的卡槽。

本实施例中，扶正器220一端与导斜器本体120插接固定，一端与铣锥200卡接固定；由于导斜器本体120与铣锥200之间仅通过第一螺钉210相对固定连接，因此，无法确保铣锥200不会相对导斜器本体120进行摆动；而扶正器220的安装，既能在第一螺钉210连接铣锥200和导斜器本体120的状态下限制铣锥200相对导斜器本体120进行摆动，又能在第一螺钉210切断的状态下与导斜器本体120分离。

在一优选实施例中，铣锥200包括铣锥本体230和铣锥头240；铣锥头240与铣锥本体230之间为焊接连接；铣锥本体230靠近铣锥头240的一端对应卡槽设有对接部；对接部呈圆柱结构，长度与卡槽的长度相匹配，直径小于靠近铣锥头240一端的铣锥本体230的直径。

本实施例中，铣锥本体230内的流道孔与铣锥本体230同轴设置；铣锥头240与水管110的对接口偏心设置；因此，铣锥200采用分体式结构，且通过焊接的方式连接铣锥本体230和铣锥头240，既能方便铣锥本体230和铣锥头240之间的连接，又能满足铣锥本体230和铣锥头240之间的连接强度。

本实施例中，铣锥本体230上对应扶正器220还设有匹配的对接部；对接部呈圆柱结构，长度与扶正器220的卡槽长度相匹配；铣锥本体230位于对接部靠近铣锥头240的一端还设有限位部；限位部与对接部同轴，直径大于对接部的直径，用于限制对接部相对扶正器220向远离铣锥头240的一端移动；配合水管110对铣锥头240的支撑，有效限制了铣锥200相对导斜器100沿轴线方向移动。

在一优选实施例中，卡槽与对接部之间还设有匹配的垫块221；垫块221呈半圆形，端面与卡槽的端面位于同一平面，且分别与限位块222焊接连接；限位块222呈弧形，外径与卡槽的外径相匹配，内径大于垫块221的直径。

本实施例中，卡槽的直径大于对接部的直径，因此，卡槽与对接部之间还设有匹配的垫块221；垫块221与卡槽之间通过分别与限位块222焊接，从而形成相对固定的连接关系。

在一优选实施例中，刮壁器300上可伸缩安装有刮壁筋板310；刮壁筋板310包括多个，绕刮壁器300的周向交错排布；刮壁筋板310的宽度大于两刮壁筋板310之间的距离。

本实施例中，刮壁器300上通过安装刮壁筋板310，从而实现对套管的内壁进行清理；刮壁筋板310包括两组；两组刮壁筋板310沿刮壁器300的轴线方向排布；同组的刮壁筋板310绕刮壁器300的周向排布。

本实施例中，同组的刮壁筋板310分别绕刮壁器300的周向均匀排布；两组刮壁筋板310之间交错排布，同时，相邻两刮壁筋板310之间的距离小于刮壁筋板310自身的宽度，使得刮壁筋板310能够对套管的一周全部覆盖；两组分离安装的结构还能确保钻井液正常通过。

在一优选实施例中，刮壁器300上对应刮壁筋板310设有安装槽320；安装槽320的底部设有弹簧330，两端分别设有内凹的滑槽321；刮壁筋板310的两端对应滑槽321设有匹配的滑块；滑槽321端部为敞口结构，通过盖板322进行封堵，用于限制刮壁筋板310的滑动行程。

本实施例中，刮壁筋板310可伸缩安装在刮壁器300上；刮壁器300上通过安装槽320实现刮壁器300的可伸缩安装；安装槽320的底部设有弹簧330，用于对刮壁筋板310提供伸缩的复位力；安装槽320的两端通过设置内凹的滑槽321及可拆卸安装的盖板322可有效形成两端封闭的滑槽腔，既能与刮壁筋板310上的凸起滑块滑动安装，又能限制滑块的滑动行程，从而确保刮壁筋板310不会脱离刮壁器300。

本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，包括

导斜器(100)，所述导斜器(100)的内部设有贯穿的水管(110)；

所述水管(110)沿第一方向延伸，用于连通位于所述导斜器(100)两端的铣锥(200)和刮壁器(300)；

所述铣锥(200)与导斜器(100)之间通过第一螺钉(210)固定，且端部与所述水管(110)对接；

所述第一螺钉(210)沿所述铣锥(200)的径向延伸，用于限制所述铣锥(200)和导斜器(100)相对位移，且能够通过所述铣锥(200)旋转切断；

所述刮壁器(300)固定安装在所述导斜器(100)远离所述铣锥(200)的一端，与所述导斜器(100)之间还设有对接块(410)；

所述对接块(410)靠近所述导斜器(100)的一端设有半圆槽，靠近所述刮壁器(300)的一端设有与所述半圆槽连通的第一贯穿孔；

所述第一贯穿孔的直径小于所述水管(110)的直径，用于配合钢球(400)切断所述水管(110)与第一贯穿孔的连接。

2.在根据权利要求1所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述导斜器(100)包括同轴安装的导斜器本体(120)和外筒(130)；

所述导斜器本体(120)位于所述外筒(130)相对靠近所述铣锥(200)的一端，且设有用于对所述铣锥(200)导向的斜面；

所述外筒(130)的内部设有膨胀机构，用于和套管形成座封。

3.在根据权利要求2所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述膨胀机构包括位于所述水管(110)和对接块(410)之间的活塞管(131)；

所述活塞管(131)的中间处沿轴线方向设有贯穿内外的条形孔，两端处分别安装有活塞(132)；

所述条形孔包括多个；多个所述条形孔相互平行，且绕所述活塞管(131)的周向排布；

所述活塞(132)上同轴设有第二贯穿孔，用于所述活塞管(131)分别与所述水管(110)和对接块(410)连通。

4.在根据权利要求3所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述活塞(132)包括圆柱部和圆台部；

所述圆柱部位于所述圆台部靠近所述条形孔的一端处；

所述圆台部上通过第二螺钉(133)安装有钳牙(134)；

所述钳牙(134)包括多个；多个所述钳牙(134)绕所述圆台部均匀排布，且与所述圆台之间斜面对接。

5.在根据权利要求4所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述外筒(130)上对应所述钳牙(134)设有安装孔；

所述安装孔的截面与所述钳牙(134)的截面相匹配，用于限制所述钳牙(134)相对所述外筒(130)只能相对伸缩不能相对位移。

6.在根据权利要求2所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述导斜器本体(120)与铣锥(200)之间还设有扶正器(220)；

所述扶正器(220)包括插接部和卡接部；

所述插接部呈U型结构，且内侧设有坡面，用于所述导斜器本体(120)对接；

所述卡接部与插接部垂直，包括呈半圆形的卡槽。

7.在根据权利要求6所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述铣锥(200)包括铣锥本体(230)和铣锥头(240)；

所述铣锥头(240)与铣锥本体(230)之间为焊接连接；

所述铣锥本体(230)靠近所述铣锥头(240)的一端对应所述卡槽设有对接部；

所述对接部呈圆柱结构，长度与所述卡槽的长度相匹配，直径小于靠近所述铣锥头(240)一端的铣锥本体(230)的直径。

8.在根据权利要求7所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述卡槽与对接部之间还设有匹配的垫块(221)；

所述垫块(221)呈半圆形，端面与所述卡槽的端面位于同一平面，且分别与限位块(222)焊接连接；

所述限位块(222)呈弧形，外径与所述卡槽的外径相匹配，内径大于所述垫块(221)的直径。

9.在根据权利要求1所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述刮壁器(300)上可伸缩安装有刮壁筋板(310)；

所述刮壁筋板(310)包括多个，绕所述刮壁器(300)的周向交错排布；

所述刮壁筋板(310)的宽度大于两所述刮壁筋板(310)之间的距离。

10.在根据权利要求9所述的用于侧钻开窗的井下工具，其特征在于，

所述刮壁器(300)上对应所述刮壁筋板(310)设有安装槽(320)；

所述安装槽(320)的底部设有弹簧(330)，两端分别设有内凹的滑槽(321)；

所述刮壁筋板(310)的两端对应所述滑槽(321)设有匹配的滑块；

所述滑槽(321)端部为敞口结构，通过盖板(322)进行封堵，用于限制所述刮壁筋板(310)的滑动行程。