CN116378595A - 一种连续油管套管一趟式开窗工具及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续油管套管一趟式开窗工具，包括按照从上到下的顺序依次设置的连续油管、马达总成、旁通切换阀、螺杆马达、开修窗磨鞋和导斜工具，所述螺杆马达内具有工作通道，所述螺杆马达用于驱动开修窗磨鞋，所述旁通切换阀包括阀外壳，所述阀外壳内部空间分为上部分和下部分，且上部分的直径小于下部分直径，所述阀外壳下部分的内部设置有阀芯和第一活塞，所述阀芯和阀外壳之间留有空隙，本发明连续油管套管一趟式开窗方法，采用连续油管套管一趟式开窗方法，可以在一次下井的操作中完成开窗工作，大大提高了工作效率。同时，该方法还可以避免由于多次下井造成的井筒塌陷等问题，保证了井筒的稳定性和安全性。

Description

一种连续油管套管一趟式开窗工具及其方法

技术领域

本发明涉及套管内开窗技术领域，具体的是连续油管套管一趟式开窗工具及其方法。

背景技术

连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的75%以上，连续油管在世界各油气田的应用范围持续扩大。事实上连续油管所具有的带压欠平衡作业、作业的快速高效、对地层的低伤害、低成本等等优点和应用价值，是在连续油管诞生30年后的上世纪90年代才真正被人们所认识。其后连续油管广范应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，在油气田勘探与开发中发挥着越来越重要的作用。90年代后，连续油管压裂技术和连续油管钻井技术，在工艺技术上和实际的应用中得到了较快的发展。

传统套管开窗侧钻是先用钻杆将斜向器下至设计井深，测陀螺，根据测取的陀螺数据，通过转盘转动井下钻具调整斜向器方位，最后通过锚定器或者其他固定方式将斜向器坐挂在指定位置，倒扣丢手，传统的开窗工具由于施工工序多会影响侧钻井的时效与成本。连续油管开窗是采用连续油管代替常规钻杆，在老井的某个深度用液压锚定或者注水泥固定的方法固定导斜器，利用其斜面的造斜作用，用磨铣工具铣削套管。

现有技术中由于连续油管柔性大、无法旋转的特性，决定了连续油管开窗的难度大、效率低，目前开窗技术往往需分2-3趟，下入锚定、斜面、开窗磨鞋，并且由于磨鞋设计原因，窗口磨铣一般需2天以上，甚至还需更换磨鞋多次。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种连续油管套管一趟式开窗工具及其方法，解决了现有技术中由于连续油管柔性大、无法旋转的特性，决定了连续油管开窗的难度大、效率低，目前开窗技术往往需分2-3趟，下入锚定、斜面、开窗磨鞋，并且由于磨鞋设计原因，窗口磨铣一般需2天以上，甚至还需更换磨鞋多次的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种连续油管套管一趟式开窗工具，包括按照从上到下的顺序依次设置的连续油管、马达总成、旁通切换阀、螺杆马达、开修窗磨鞋和导斜工具，所述螺杆马达内具有工作通道，所述螺杆马达用于驱动开修窗磨鞋，所述旁通切换阀包括阀外壳，所述阀外壳内部空间分为上部分和下部分，且上部分的直径小于下部分直径，所述阀外壳下部分的内部设置有阀芯和第一活塞，所述阀芯和阀外壳之间留有空隙，所述第一活塞的一端位于阀芯的内部且与阀芯滑动连接，所述第一活塞的另一端位于阀外壳的上部分，所述第一活塞位于阀外壳上部分空间内的一端外侧壁与阀外壳上部分空间的内侧壁贴合，所述阀外壳内部空间为工作通道的一部分，所述阀芯和第一活塞之间设置有剪销，所述阀芯和第一活塞通过剪销固定，所述旁通切换阀的上接头设置有铜接头，所述铜接头与阀外壳上部分空间连通，所述旁通切换阀用于控制工作通道和铜接头开关，所述开修窗磨鞋的底端与导斜工具可拆卸式连接，所述导斜工具包括引斜器和锚定器，所述引斜器上设置有斜面，所述斜面设置有一定角度，所述斜面用于引导开修窗磨鞋的方向，所述斜面包括上部分和下部分，所述斜面上部分高出下部分斜面，斜面上部分高出部分将和套管一起被开修窗磨鞋铣削，所述铜接头上连通有铜管线，所述铜管线穿过引斜器，通过上提所述连续油管将所述开修窗磨鞋和所述引斜器分离；

所述锚定器包括上部连接件、膨胀管和下部连接件，所述上部连接件与下部连接件之间固定连接有连接架，所述膨胀管的顶端和底端分别与上部连接件和下部连接件连接，所述上部连接件的内部设置有压力腔，所述压力腔与膨胀管的内部连通，所述铜管线的一端与上部连接件的压力腔连通，所述压力腔的内部设置有第二活塞；

在所述铜管线畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管内泵入液体，使液体依次流经所述铜接头、所述铜管线进入所述压力腔中，在压力腔内液体的压力下第二活塞下移，并使所述膨胀管扩张至紧密贴合套管的内壁。

作为本发明的一种优选方案，所述上部连接件还包括限位件，所述限位件包括限位块，所述上部连接件的内部开设有滑槽，所述限位块位于滑槽的内部且与滑槽滑动连接，所述限位块与滑槽的内壁之间固定连接有第一弹簧，所述限位件用于限制当第二活塞移动到限位块下方时限制第二活塞向上移动，所述上部连接件上开设有泄压口，所述泄压口的高度与滑槽的高度平齐，所述下部连接件的顶端且位于膨胀管的内部设置有顶杆，所述顶杆用于限制第二活塞进入膨胀管的内部，所述上部连接件压力腔内壁的底端与第二活塞之间固定连接有第二弹簧；

当第二弹簧除了受第二活塞自身重量的拉扯力外不受其他外力状态时，第二活塞封闭泄压口并挤压限位块使其位于滑槽内，当所述第二活塞受到铜管线注入液体压力时向下移动直至被顶杆限制移动，所述限位块将滑出滑槽限制第二弹簧带动第二活塞复位，所述压力腔与所述泄压口连通，所述压力腔内的液压通过所述泄压口释放。

作为本发明的一种优选方案，当第二弹簧除了受第二活塞自身重量的拉扯力外不受其他外力状态时，所述膨胀管的内部处于高压状态，所述膨胀管的初始外径和上部连接件和下部连接件的外径相同，也就是说此压强下不足以使膨胀管膨胀，并且高压状态便于在第二活塞与膨胀管之间为连通的密封空间减小时快速使膨胀管膨胀，同时为了增加在第二活塞与膨胀管之间为连通的密封空间减小后的压强可以适当增加第二活塞的大小，即为增加第二活塞内部的空间，因此优选的管壁厚度为2-3mm，优选的采用耐高温橡胶材料制成。通过膨胀后的膨胀管件锚定，解决了在实施侧钻开窗作业时，都要使用卡瓦式锚定器，以抵抗扭转载荷和轴向载荷，卡瓦式锚定器通过卡瓦锚定时，如果套管太过椭圆或者扭曲过大，锚定卡瓦将不能正确地支撑的问题，并且采用橡胶材料，使得与套管的贴合更加紧密，相互之间的摩擦力较大，可有效避免打滑的情况发生。

作为本发明的一种优选方案，所述引斜器还包括与上部连接件固定连接的锚定连接件，所述引斜器与锚定连接件活动连接，所述铜管线穿过锚定连接件，所述铜管线位于引斜器与锚定连接件的连接处设置有分离段，所述引斜器的底端开设有冲压腔，所述冲压腔与断裂后的上部铜管线连通，所述引斜器开设有锚口，所述锚口与冲压腔连通，所述锚口设置有多个且呈圆周阵列分布在引斜器上，所述锚口靠近冲压腔的一端设置有单向阀，所述锚口远离冲压腔的一端设置有锚瓦。

作为本发明的一种优选方案，所述开修窗磨鞋包括领眼磨鞋和柔性磨鞋，所述柔性磨鞋与螺杆马达的输出端连接，所述柔性磨鞋远离螺杆马达的一端与领眼磨鞋连接，所述领眼磨鞋用于磨铣套管形成窗口，所述领眼磨鞋的领眼部分设置有螺栓孔，所述领眼磨鞋通过剪切螺栓穿过螺栓孔与引斜器斜面连接，用于悬挂斜面送井，所述柔性磨鞋用于将领眼磨鞋磨铣套管形成的窗口进行修窗，所述柔性磨鞋由中间弹性部件和其表面纵向间隔设置的多个磨削刀环组成，在钻压的作用下可侧向弯曲一定幅度，便于出窗。

作为本发明的一种优选方案，所述连续油管的底端与马达总成连接，所述马达总成上设置有加重杆，所述加重杆用于提高钻具组合的整体刚性，所述加重杆上设置有三维稳定器，所述三维稳定器是通过内部弹簧和螺旋体的相互作用维持钻压和扭矩的稳定延长磨鞋寿命，所述三维稳定器上设置有定向分度工具。

作为本发明的一种优选方案，所述定向分度工具由通过流体产生的压力提供动力，定向分度工具内压力达到其门限压力后一定压力即转动相应一定角度，每次最大可顺时针转动一定角度，压力降至门限压力以下后定向分度工具复位，再次提高压力达到门限压力后可继续顺时针转动。

作为本发明的一种优选方案，所述定向分度工具从上到下依次设置有无磁和定向接头，所述无磁内置MWD，所述无磁为无磁环境使MWD不受外部磁场干扰。

一种连续油管套管一趟式开窗方法，所述连续油管套管一趟式开窗方法采用所述的连续油管套管一趟式开窗工具对套管开窗，所述连续油管套管一趟式开窗方法包括：

步骤S1、下井：将所述连续油管套管开窗工具下放至井下的预设开窗位置；

步骤S2、首次固定：在所述铜管线畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管内泵入液体，使液体依次流经所述铜接头、所述铜管线进入所述压力腔中，在压力腔内液体的压力下第二活塞下移，由于第二活塞与膨胀管之间为连通的密封空间，当第二活塞下移将会导致此密封空间的空间减少，从而导致膨胀管内部压强增大，进而使所述膨胀管扩张至紧密贴合套管的内壁，从而固定锚定，当第二活塞移动到泄压口下方时，泵入的液体将会从泄压口排出，作业人员通过压力变化即可判断锚定器是否已经锚定，同时在第一弹簧的恢复力作用下将限位块推出滑槽从而将第二活塞的位置进行固定；

步骤S3、定向：通过定向分度工具，调整所述开窗斜面的方位，开修窗磨鞋和与之连接的引斜器的角度改变，使所述开窗斜面的方位与预设方位一致；

步骤S4、二次固定：在所述铜管线畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管内泵入液体，由于在定向时调整所述开窗斜面的方位，使得引斜器的角度发生变化，而锚定器此时已经被膨胀管固定在套管内，使得引斜器与锚定器之间角度发生偏转，使得铜管线中分离段以上部分与分离段以下部分在分离段发生断裂偏移，进而导致断裂后的铜管线与冲压腔连通，使液体依次流经所述铜接头、断裂后的铜管线进入到所述冲压腔中，随后液体流经单向阀进入锚口推动锚瓦与套管紧密贴合，从而固定引斜器；

步骤S5、分离：由于此时通过首次固定将锚定固定在套管内，上提所述连续油管，此时剪切螺栓处于双面受剪状态，即为连续油管带动领眼磨鞋上提使领眼磨鞋对剪切螺栓施加向上拉扯力，以及被锚定固定纵向位置的引斜器对剪切螺栓施加的反方向作用力，直到此作用力大于剪切螺栓的剪切力强度从而扯断剪切螺栓，使所述开修窗磨鞋和所述引斜器分离；

步骤S6、开窗：提高排量至剪销剪切排量后，旁通切换阀中的剪销剪断，第一活塞下行，工作通道打开，铜接头内部断流，液体流经螺杆马达，螺杆马达的转动驱动开修窗磨鞋在引斜器斜面的导向下对套管开窗。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3还包括：

S1、MWD测得磁性工具面，确定斜面方向，并将方位信息传递给地面控制台；

S2、地面控制台根据方位信息向泵机发送信号，使泵机输入定值泵压；

S3、定向分度工具内压力达到其门限压力后一定压力即转动相应一定角度，每次最大可顺时针转动一定角度，压力降至门限压力以下后定向分度工具复位，再次提高压力达到门限压力后可继续顺时针转动；

S4、地面控制台监控定向分度工具的转动角度，并根据预设方位调整定向分度工具的转动方向，直至开窗斜面的方位与预设方位一致。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用连续油管套管一趟式开窗方法，可以在一次下井的操作中完成开窗工作，大大提高了工作效率。同时，该方法还可以避免由于多次下井造成的井筒塌陷等问题，保证了井筒的稳定性和安全性；

2、本发明采用加重杆和三维稳定器等部件，可以提高钻具组合的整体刚性和稳定性，有效降低开窗时的振动和冲击，延长了开窗工具的使用寿命，同时也减少了对设备的损坏和维修成本；

3、本发明采用定向分度工具、无磁和定向接头等优选方案，可以准确地控制开窗斜面的方位，从而实现对套管的精确开窗，避免了开窗不准确或者对周边环境造成损害的情况；

4、本发明采用连续油管套管一趟式开窗方法，可以在一次下井的操作中完成开窗工作，大大提高了工作效率。同时，该方法还可以避免由于多次下井造成的井筒塌陷等问题，保证了井筒的稳定性和安全性；

5、本发明采用的技术方案和优选方案能够提高开窗工具的精度和稳定性，同时也减少了设备的损坏和维修成本，从而能够有效地提高开窗效率和降低开窗成本，具有很好的经济效益；

6、本发明通过膨胀后的膨胀管件进行锚定，解决了现有技术中在实施侧钻开窗作业时，都要使用卡瓦式锚定器，以抵抗扭转载荷和轴向载荷，卡瓦式锚定器通过卡瓦锚定时，如果套管太过椭圆或者扭曲过大，锚定卡瓦将不能正确地支撑的问题，并且采用橡胶材料，使得与套管的贴合更加紧密，相互之间的摩擦力较大，可有效避免打滑的情况发生。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中导斜工具的爆炸结构示意图；

图3是本发明中导斜工具的结构剖视图；

图4是本发明图3中A处的放大图；

图5是本发明上部分结构的结构示意图；

图6是本发明上部分结构的结构剖视图；

图7是本发明引斜器的结构剖视图；

图8是本发明领眼磨鞋与引斜器的配合示意图。

图中：

1、连续油管；2、马达总成；3、旁通切换阀；4、螺杆马达；5、阀外壳；6、阀芯；7、第一活塞；8、剪销；9、铜接头；10、引斜器；11、锚定器；12、斜面；13、铜管线；14、上部连接件；15、膨胀管；16、下部连接件；17、连接架；18、压力腔；19、第二活塞；20、限位块；21、滑槽；22、第一弹簧；23、泄压口；24、顶杆；25、第二弹簧；26、锚定连接件；27、分离段；28、冲压腔；29、锚口；30、单向阀；31、锚瓦；32、领眼磨鞋；33、柔性磨鞋；34、螺栓孔；35、剪切螺栓；36、加重杆；37、三维稳定器；38、定向分度工具；39、无磁；40、定向接头；41、MWD。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图8所示，一种连续油管套管一趟式开窗工具，包括按照从上到下的顺序依次设置的连续油管1、马达总成2、旁通切换阀3、螺杆马达4、开修窗磨鞋和导斜工具，所述螺杆马达4内具有工作通道，所述螺杆马达4用于驱动开修窗磨鞋，所述旁通切换阀3包括阀外壳5，所述阀外壳5内部空间分为上部分和下部分，且上部分的直径小于下部分直径，所述阀外壳5下部分的内部设置有阀芯6和第一活塞7，所述阀芯6和阀外壳5之间留有空隙，所述第一活塞7的一端位于阀芯6的内部且与阀芯6滑动连接，所述第一活塞7的另一端位于阀外壳5的上部分，所述第一活塞7位于阀外壳5上部分空间内的一端外侧壁与阀外壳5上部分空间的内侧壁贴合，所述阀外壳5内部空间为工作通道的一部分，所述阀芯6和第一活塞7之间设置有剪销8，所述阀芯6和第一活塞7通过剪销8固定，所述旁通切换阀3的上接头设置有铜接头9，所述铜接头9与阀外壳5上部分空间连通，所述旁通切换阀3用于控制工作通道和铜接头9开关，所述开修窗磨鞋的底端与导斜工具可拆卸式连接，所述导斜工具包括引斜器10和锚定器11，所述引斜器10上设置有斜面12，所述斜面12设置有一定角度，所述斜面12用于引导开修窗磨鞋的方向，所述斜面12包括上部分和下部分，所述斜面12上部分高出下部分斜面12，斜面12上部分高出部分将和套管一起被开修窗磨鞋铣削，所述铜接头9上连通有铜管线13，所述铜管线13穿过引斜器10，通过上提所述连续油管1将所述开修窗磨鞋和所述引斜器10分离；旁通切换阀3的作用是在低流量时，保持铜接头9和铜管线13内畅通，而在高流量时，由于铜接头9的口径限制，大量液体在阀体内堆积压力不断增大后冲断剪销8，使第一活塞7不再被限位进而向下滑行到阀芯的内部，直至滑出阀外壳的上部分空间，使得阀外壳上部分空间与下部分空间连通，进而工作通道被打开，使得大多数液体在工作通道流通。

所述锚定器11包括上部连接件14、膨胀管15和下部连接件16，所述上部连接件14与下部连接件16之间固定连接有连接架17，所述膨胀管15的顶端和底端分别与上部连接件14和下部连接件16连接，所述上部连接件14的内部设置有压力腔18，所述压力腔18与膨胀管15的内部连通，所述铜管线13的一端与上部连接件14的压力腔18连通，所述压力腔18的内部设置有第二活塞19；

在所述铜管线13畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管1内泵入液体，使液体依次流经所述铜接头9、所述铜管线13进入所述压力腔18中，在压力腔18内液体的压力下第二活塞19下移，并使所述膨胀管15扩张至紧密贴合套管的内壁。

作为本发明的一种优选方案，所述上部连接件14还包括限位件，所述限位件包括限位块20，所述上部连接件14的内部开设有滑槽21，所述限位块20位于滑槽21的内部且与滑槽21滑动连接，所述限位块20与滑槽21的内壁之间固定连接有第一弹簧22，所述限位件用于限制当第二活塞19移动到限位块20下方时限制第二活塞19向上移动，所述上部连接件14上开设有泄压口23，所述泄压口23的高度与滑槽21的高度平齐，所述下部连接件16的顶端且位于膨胀管15的内部设置有顶杆24，所述顶杆24用于限制第二活塞19进入膨胀管15的内部，所述上部连接件14压力腔18内壁的底端与第二活塞19之间固定连接有第二弹簧25；

当第二弹簧25除了受第二活塞19自身重量的拉扯力外不受其他外力状态时，第二活塞19封闭泄压口23并挤压限位块20使其位于滑槽21内，当所述第二活塞19受到铜管线13注入液体压力时向下移动直至被顶杆24限制移动，所述限位块20将滑出滑槽21限制第二弹簧25带动第二活塞19复位，所述压力腔18与所述泄压口23连通，所述压力腔18内的液压通过所述泄压口23释放。

作为本发明的一种优选方案，当第二弹簧25除了受第二活塞19自身重量的拉扯力外不受其他外力状态时，所述膨胀管15的内部处于高压状态，所述膨胀管15的初始外径和上部连接件和下部连接件的外径相同，也就是说此压强下不足以使膨胀管15膨胀，并且高压状态便于在第二活塞19与膨胀管15之间为连通的密封空间减小时快速使膨胀管15膨胀，同时为了增加在第二活塞19与膨胀管15之间为连通的密封空间减小后的压强可以适当增加第二活塞19的大小，即为增加第二活塞19内部的空间，因此优选的膨胀管15管壁厚度为2-3mm，优选的膨胀管15采用耐高温橡胶材料制成。通过膨胀后的膨胀管15锚定，解决了在实施侧钻开窗作业时，都要使用卡瓦式锚定器，以抵抗扭转载荷和轴向载荷，卡瓦式锚定器通过卡瓦锚定时，如果套管太过椭圆或者扭曲过大，锚定卡瓦将不能正确地支撑的问题，并且采用橡胶材料，使得与套管的贴合更加紧密，相互之间的摩擦力较大，可有效避免打滑的情况发生。

作为本发明的一种优选方案，所述引斜器10还包括与上部连接件14固定连接的锚定连接件26，所述引斜器10与锚定连接件26活动连接，所述铜管线13穿过锚定连接件26，所述铜管线13位于引斜器10与锚定连接件26的连接处设置有分离段27，所述引斜器10的底端开设有冲压腔28，所述冲压腔28与断裂后的上部铜管线13连通，所述引斜器10开设有锚口29，所述锚口29与冲压腔28连通，所述锚口29设置有多个且呈圆周阵列分布在引斜器10上，所述锚口29靠近冲压腔28的一端设置有单向阀30，所述锚口29远离冲压腔28的一端设置有锚瓦31。

作为本发明的一种优选方案，所述开修窗磨鞋包括领眼磨鞋32和柔性磨鞋33，所述柔性磨鞋33与螺杆马达4的输出端连接，所述柔性磨鞋33远离螺杆马达4的一端与领眼磨鞋32连接，所述领眼磨鞋32用于磨铣套管形成窗口，所述领眼磨鞋32的领眼部分设置有螺栓孔34，所述领眼磨鞋32通过剪切螺栓35穿过螺栓孔34与引斜器10斜面12连接，用于悬挂斜面12送井，所述柔性磨鞋33用于将领眼磨鞋32磨铣套管形成的窗口进行修窗，所述柔性磨鞋33由中间弹性部件和其表面纵向间隔设置的多个磨削刀环组成，在钻压的作用下可侧向弯曲一定幅度，便于出窗。

作为本发明的一种优选方案，所述连续油管1的底端与马达总成2连接，所述马达总成2上设置有加重杆36，所述加重杆36用于提高钻具组合的整体刚性，所述加重杆36上设置有三维稳定器37，所述三维稳定器37是通过内部弹簧和螺旋体的相互作用维持钻压和扭矩的稳定延长磨鞋寿命，所述三维稳定器37上设置有定向分度工具38。

作为本发明的一种优选方案，所述定向分度工具38由通过流体产生的压力提供动力，定向分度工具38内压力达到其门限压力后一定压力即转动相应一定角度，每次最大可顺时针转动一定角度，压力降至门限压力以下后定向分度工具38复位，再次提高压力达到门限压力后可继续顺时针转动。

作为本发明的一种优选方案，所述定向分度工具38从上到下依次设置有无磁39和定向接头40，所述无磁39内置MWD41，所述无磁39为无磁环境使MWD不受外部磁场干扰。

一种连续油管套管一趟式开窗方法，所述连续油管套管一趟式开窗方法采用所述的连续油管套管一趟式开窗工具对套管开窗，所述连续油管套管一趟式开窗方法包括：

步骤S1、下井：将所述连续油管套管开窗工具下放至井下的预设开窗位置；

步骤S2、首次固定：在所述铜管线13畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管1内泵入液体，使液体依次流经所述铜接头9、所述铜管线13进入所述压力腔18中，在压力腔18内液体的压力下第二活塞19下移，由于第二活塞19与膨胀管15之间为连通的密封空间，当第二活塞19下移将会导致此密封空间的空间减少，从而导致膨胀管15内部压强增大，进而使所述膨胀管15扩张至紧密贴合套管的内壁，从而固定锚定，当第二活塞19移动到泄压口23下方时，泵入的液体将会从泄压口23排出，作业人员通过压力变化即可判断锚定器11是否已经锚定，同时在第一弹簧22的恢复力作用下将限位块20推出滑槽21从而将第二活塞19的位置进行固定；

步骤S3、定向：通过定向分度工具38，调整所述开窗斜面12的方位，开修窗磨鞋和与之连接的引斜器10的角度改变，使所述开窗斜面12的方位与预设方位一致；

步骤S4、二次固定：在所述铜管线13畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管1内泵入液体，由于在定向时调整所述开窗斜面的方位，使得引斜器10的角度发生变化，而锚定器11此时已经被膨胀管15固定在套管内，使得引斜器10与锚定器11之间角度发生偏转，使得铜管线13中分离段27以上部分与分离段27以下部分在分离段27发生断裂偏移，进而导致断裂后的铜管线13与冲压腔28连通，液体依次流经所述铜接头9、断裂后的铜管线13进入到所述冲压腔28中，随后液体流经单向阀30进入锚口29推动锚瓦31与套管紧密贴合，从而固定引斜器10；

步骤S5、分离：由于此时通过首次固定将锚定器11固定在套管内，上提所述连续油管1，此时剪切螺栓35处于双面受剪状态，即为连续油管1带动领眼磨鞋32上提使领眼磨鞋32对剪切螺栓35施加向上拉扯力，以及被锚定固定纵向位置的引斜器10对剪切螺栓35施加的反方向作用力，直到此作用力大于剪切螺栓35的剪切力强度从而扯断剪切螺栓35，使所述开修窗磨鞋和所述引斜器10分离；

步骤S6、开窗：提高排量至剪销8剪切排量后，旁通切换阀3中的剪销8剪断，第一活塞7下行，工作通道打开，铜接头9内部断流，液体流经螺杆马达4，螺杆马达4的转动驱动开修窗磨鞋在引斜器10斜面12的导向下对套管开窗。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3还包括：

S1、MWD41测得磁性工具面，确定斜面12方向，并将方位信息传递给地面控制台；

S2、地面控制台根据方位信息向泵机发送信号，使泵机输入定值泵压；

S3、定向分度工具38内压力达到其门限压力后一定压力即转动相应一定角度，每次最大可顺时针转动一定角度，压力降至门限压力以下后定向分度工具38复位，再次提高压力达到门限压力后可继续顺时针转动；

S4、地面控制台监控定向分度工具38的转动角度，并根据预设方位调整定向分度工具38的转动方向，直至开窗斜面12的方位与预设方位一致。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

此外，术语“第一”、“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，包括按照从上到下的顺序依次设置的连续油管（1）、马达总成（2）、旁通切换阀（3）、螺杆马达（4）、开修窗磨鞋和导斜工具，所述螺杆马达（4）内具有工作通道，所述螺杆马达（4）用于驱动开修窗磨鞋，所述旁通切换阀（3）包括阀外壳（5），所述阀外壳（5）内部空间分为上部分和下部分，且上部分的直径小于下部分直径，所述阀外壳（5）下部分的内部设置有阀芯（6）和第一活塞（7），所述阀芯（6）和阀外壳（5）之间留有空隙，所述第一活塞（7）的一端位于阀芯（6）的内部且与阀芯（6）滑动连接，所述第一活塞（7）的另一端位于阀外壳（5）的上部分，所述第一活塞（7）位于阀外壳（5）上部分空间内的一端外侧壁与阀外壳（5）上部分空间的内侧壁贴合，所述阀外壳（5）内部空间为工作通道的一部分，所述阀芯（6）和第一活塞（7）之间设置有剪销（8），所述阀芯（6）和第一活塞（7）通过剪销（8）固定，所述旁通切换阀（3）的上接头设置有铜接头（9），所述铜接头（9）与阀外壳（5）上部分空间连通，所述旁通切换阀（3）用于控制工作通道和铜接头（9）开关，所述开修窗磨鞋的底端与导斜工具可拆卸式连接，所述导斜工具包括引斜器（10）和锚定器（11），所述引斜器（10）上设置有斜面（12），所述斜面（12）设置有一定角度，所述斜面（12）用于引导开修窗磨鞋的方向，所述斜面（12）包括上部分和下部分，所述斜面（12）上部分高出下部分斜面（12），斜面（12）上部分高出部分将和套管一起被开修窗磨鞋铣削，所述铜接头（9）上连通有铜管线（13），所述铜管线（13）穿过引斜器（10），通过上提所述连续油管（1）将所述开修窗磨鞋和所述引斜器（10）分离；

所述锚定器（11）包括上部连接件（14）、膨胀管（15）和下部连接件（16），所述上部连接件（14）与下部连接件（16）之间固定连接有连接架（17），所述膨胀管（15）的顶端和底端分别与上部连接件（14）和下部连接件（16）连接，所述上部连接件（14）的内部设置有压力腔（18），所述压力腔（18）与膨胀管（15）的内部连通，所述铜管线（13）的一端与上部连接件（14）的压力腔（18）连通，所述压力腔（18）的内部设置有第二活塞（19）；

在所述铜管线（13）畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管（1）内泵入液体，使液体依次流经所述铜接头（9）、所述铜管线（13）进入所述压力腔（18）中，在压力腔（18）内液体的压力下第二活塞（19）下移，并使所述膨胀管（15）扩张至紧密贴合套管的内壁。

2.根据权利要求1所述的连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，所述上部连接件（14）还包括限位件，所述限位件包括限位块（20），所述上部连接件（14）的内部开设有滑槽（21），所述限位块（20）位于滑槽（21）的内部且与滑槽（21）滑动连接，所述限位块（20）与滑槽（21）的内壁之间固定连接有第一弹簧（22），所述限位件用于限制当第二活塞（19）移动到限位块（20）下方时限制第二活塞（19）向上移动，所述上部连接件（14）上开设有泄压口（23），所述泄压口（23）的高度与滑槽（21）的高度平齐，所述下部连接件（16）的顶端且位于膨胀管（15）的内部设置有顶杆（24），所述顶杆（24）用于限制第二活塞（19）进入膨胀管（15）的内部，所述上部连接件（14）压力腔（18）内壁的底端与第二活塞（19）之间固定连接有第二弹簧（25）；

当第二弹簧（25）除了受第二活塞（19）自身重量的拉扯力外不受其他外力状态时，第二活塞（19）封闭泄压口（23）并挤压限位块（20）使其位于滑槽（21）内，当所述第二活塞（19）受到铜管线（13）注入液体压力时向下移动直至被顶杆（24）限制移动，所述限位块（20）将滑出滑槽（21）限制第二弹簧（25）带动第二活塞（19）复位，所述压力腔（18）与所述泄压口（23）连通，所述压力腔（18）内的液压通过所述泄压口（23）释放。

3.根据权利要求2所述的连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，当第二弹簧（25）除了受第二活塞（19）自身重量的拉扯力外不受其他外力状态时，所述膨胀管（15）的内部处于负压状态，所述膨胀管（15）的初始外径小于上部连接件（14）和下部连接件（16）的外径。

4.根据权利要求2所述的连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，所述引斜器（10）还包括与上部连接件（14）固定连接的锚定连接件（26），所述引斜器（10）与锚定连接件（26）活动连接，所述铜管线（13）穿过锚定连接件（26），所述铜管线（13）位于引斜器（10）与锚定连接件（26）的连接处设置有分离段（27），所述引斜器（10）的底端开设有冲压腔（28），所述冲压腔（28）与断裂后的上部铜管线（13）连通，所述引斜器（10）开设有锚口（29），所述锚口（29）与冲压腔（28）连通，所述锚口（29）设置有多个且呈圆周阵列分布在引斜器（10）上，所述锚口（29）靠近冲压腔（28）的一端设置有单向阀（30），所述锚口（29）远离冲压腔（28）的一端设置有锚瓦（31）。

5.根据权利要求1所述的连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，所述开修窗磨鞋包括领眼磨鞋（32）和柔性磨鞋（33），所述柔性磨鞋（33）与螺杆马达（4）的输出端连接，所述柔性磨鞋（33）远离螺杆马达（4）的一端与领眼磨鞋（32）连接，所述领眼磨鞋（32）用于磨铣套管形成窗口，所述领眼磨鞋（32）的领眼部分设置有螺栓孔（34），所述领眼磨鞋（32）通过剪切螺栓（35）穿过螺栓孔（34）与引斜器（10）斜面（12）连接，用于悬挂斜面（12）送井，所述柔性磨鞋（33）用于将领眼磨鞋（32）磨铣套管形成的窗口进行修窗，所述柔性磨鞋（33）由中间弹性部件和其表面纵向间隔设置的多个磨削刀环组成，在钻压的作用下可侧向弯曲一定幅度，便于出窗。

6.根据权利要求1所述的连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，所述连续油管（1）的底端与马达总成（2）连接，所述马达总成（2）上设置有加重杆（36），所述加重杆（36）用于提高钻具组合的整体刚性，所述加重杆（36）上设置有三维稳定器（37），所述三维稳定器（37）是通过内部弹簧和螺旋体的相互作用维持钻压和扭矩的稳定延长磨鞋寿命，所述三维稳定器（37）上设置有定向分度工具（38）。

7.根据权利要求6所述的连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，所述定向分度工具（38）由通过流体产生的压力提供动力，定向分度工具（38）内压力达到其门限压力后一定压力即转动相应一定角度，每次最大可顺时针转动一定角度，压力降至门限压力以下后定向分度工具（38）复位，再次提高压力达到门限压力后可继续顺时针转动。

8.根据权利要求6所述的连续油管套管一趟式开窗工具，其特征在于，所述定向分度工具（38）从上到下依次设置有无磁（39）和定向接头（40），所述无磁（39）内置MWD（41），所述无磁（39）内部为无磁环境使MWD（41）不受外部磁场干扰。

9.一种连续油管套管一趟式开窗方法，其特征在于，所述连续油管套管一趟式开窗方法采用权利要求1-8任一一项所述的连续油管套管一趟式开窗工具对套管开窗，所述连续油管套管一趟式开窗方法包括：

步骤S1、下井：将所述连续油管套管开窗工具下放至井下的预设开窗位置；

步骤S2、首次固定：在所述铜管线（13）畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管（1）内泵入液体，使液体依次流经所述铜接头（9）、所述铜管线（13）进入所述压力腔（18）中，在压力腔（18）内液体的压力下第二活塞（19）下移，并使所述膨胀管（15）扩张至紧密贴合套管的内壁，从而固定锚定；

步骤S3、定向：通过定向分度工具（38），调整所述开窗斜面（12）的方位，使所述开窗斜面（12）的方位与预设方位一致；

步骤S4、二次固定：在所述铜管线（13）畅通且所述工作通道关闭的状态下，通过向所述连续油管（1）内泵入液体，使液体依次流经所述铜接头（9）、断裂后的铜管线（13）进入到所述冲压腔（28）中，随后液体流经单向阀（30）进入锚口（29）推动锚瓦（31）与套管紧密贴合，从而固定引斜器（10）；

步骤S5、分离：上提所述连续油管（1），使所述开修窗磨鞋和所述引斜器（10）分离；

步骤S6、开窗：提高排量至剪销（8）剪切排量后，剪销（8）剪断，第一活塞（7）下行，工作通道打开，液体流经螺杆马达（4），螺杆马达（4）的转动驱动开修窗磨鞋在引斜器（10）斜面（12）的导向下对套管开窗。

10.根据权利要求9所述的连续油管套管一趟式开窗方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

S1、MWD（41）测得磁性工具面，确定斜面（12）方向，并将方位信息传递给地面控制台；

S2、地面控制台根据方位信息向泵机发送信号，使泵机输入定值泵压；

S3、定向分度工具（38）内压力达到其门限压力后一定压力即转动相应一定角度，每次最大可顺时针转动一定角度，压力降至门限压力以下后定向分度工具（38）复位，再次提高压力达到门限压力后可继续顺时针转动；

S4、地面控制台监控定向分度工具（38）的转动角度，并根据预设方位调整定向分度工具（38）的转动方向，直至开窗斜面（12）的方位与预设方位一致。

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