CN204663442U - 一种用于径向射流工艺的钻压控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于径向射流工艺的钻压控制装置，能够在连续油管径向射流工艺中为开窗钻头提供精确且近似恒定的钻压，该装置由悬重支撑部分和钻压控制部分组成，悬重支撑部分包括上接头、第一O型圈、中心管和承力套；钻压控制部分包括弹簧、弹簧垫片、滑套、下接头和第二O型圈。本实用新型通过将开窗管柱的悬重传递到外管柱的工作筒上，同时使弹簧力将近似恒定的钻压加在开窗钻头上，解决了直井中上提悬重无法精确控制钻压的问题，也解决了大斜度井中管柱受力复杂，无法通过悬重来控制钻压的问题；另一方面本实用新型具有槽形过流通道，可保证开窗过程中的洗井操作，防止铁屑堆积而影响射流钻井的效率。

Description

一种用于径向射流工艺的钻压控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种连续油管径向射流工艺中的辅助设备，具体的说，涉及一种在径向射流工艺中为开窗钻头提供恒定钻压的钻压控制装置。

背景技术

对于老油田、边际油田、低渗透油气藏和煤气层的开发，连续油管径向射流技术是常用的一种低成本高收益增产措施，该技术所涉及的工艺管柱可在井筒内完成由垂直向水平方向的转向，从而实现水平径向钻孔。

连续油管径向射流技术的核心管柱之一是开窗管柱；一般地，该管柱从下到上依次由开窗钻头、万向节、液压马达和连续油管组成。钻头开窗所需要的钻压通常不超过2500N，否则钻头会出现磨损较快或卡钻的情况。目前在直井的施工中可通过上提管柱控制悬重的方法使开窗钻头保持合适的钻压。但是，当前的连续油管径向射流技术只能应用于最大井斜不超过30°，目的油层井斜不超过15°的井，无法应用于大斜度井，其中很重要的一个原因是在大斜度井中，由于开窗管柱处于倾斜状态，受阻力较大，无法通过悬重准确为开窗钻头提供恒定钻压，当井斜超过60°后，开窗管柱所提供的钻压将有一大部分被井壁的摩擦力和垂直力抵消。

实用新型内容

本实用新型解决的是在直井或大斜度井中开窗钻头无法得到精确且恒定钻压的技术问题，提供一种在连续油管径向射流工艺中，为开窗钻头提供精确且近似恒定钻压的钻压控制装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种用于径向射流工艺的钻压控制装置，该装置由悬重支撑部分和钻压控制部分组成；

所述悬重支撑部分包括上接头、第一O型圈、中心管和承力套；所述上接头下端与所述中心管上端螺纹连接且通过所述第一O型圈进行密封；所述中心管下部的外回转面具有扩径形成第二定位台阶面；所述承力套安装于所述中心管外部、所述上接头下方，所述承力套与中心管之间的环空用于安装弹簧，所述承力套的上端面在弹簧的预压缩力作用下贴紧于上接头的下端面，所述承力套底端具有倒角形成的第一定位台阶面，用于与外管柱工作筒的第四定位台阶面形成定位；

所述钻压控制部分包括弹簧、弹簧垫片、滑套、下接头和第二O型圈；所述弹簧套装于所述中心管外回转面并位于所述承力套内部，其顶端抵顶于所述承力套的内孔端面；所述弹簧垫片紧靠弹簧底端并套装于所述中心管的外回转面；所述弹簧装配完成后具有预紧力，且该预紧力可通过所述弹簧垫片进行微调；所述滑套位于所述承力套内部，其上部套装于中心管的外回转面且顶端与所述弹簧垫片底端相接触；所述滑套上部的内回转面上设置有用于形成第三定位台阶面的扩径，在所述弹簧预紧力的作用下，所述第三定位台阶面与所述第二定位台阶面接触并进行定位；所述滑套下端与所述下接头螺纹连接且通过所述第二O型圈进行密封。

其中，所述中心管在对应于所述第一O型圈位置的内回转面设置有缩径结构。

其中，所述承力套的顶部端面与外回转面之间具有倒角。

其中，所述承力套下部设置有周向均布的沟槽。

其中，所述滑套中部的外回转面设置有缩径。

本实用新型的有益效果是：

(一)本实用新型通过将悬重传递到外管柱工作筒上，通过弹簧力将适合的钻压加在开窗钻头上，解决了直井中上提悬重无法精确控制钻压的问题；

(二)本实用新型通过弹簧力提供近似恒定钻压的方式，解决了在大斜度井中管柱受力复杂，无法通过悬重来控制钻压的问题；

(三)本实用新型通过调整弹簧力大小来调节钻压，开窗钻头可在最优钻压的条件下开窗，同时由于钻压的可调节性，在实际开窗作业中可选择不同型号的钻头进行作业；

(四)本实用新型的承力套具有过流通道，可保证开窗过程中的洗井操作。

附图说明

图1是本实用新型在外管柱工作筒内的结构示意图；

图2是上接头的结构示意图；

图3是中心管的结构示意图；

图4是承力套的结构示意图；

图5是外管柱工作筒的结构示意图；

图6是滑套的结构示意图；

图7是下接头的结构示意图；

图8是开窗作业时开窗钻头刚接触套管时的结构示意图；

图9是开窗作业时本实用新型的结构示意图；

图中：1-上接头；2-第一O型圈；3-弹簧；4-承力套；401-第一定位台阶面；402-沟槽；5-中心管；501-第二定位台阶面；6-弹簧垫片；7-滑套；701-第三定位台阶面；8-下接头；9-第二O型圈；10-外管柱工作筒；1001-第四定位台阶面；

S-滑套7与中心管5之间的轴向位移。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例公开了一种用于为开窗钻头提供精确且恒定钻压的钻压控制装置，该装置由悬重支撑部分和钻压控制部分组成。

悬重支撑部分的作用是将钻压控制装置上方的连续油管重量传递到外管柱工作筒10上，防止钻压过大损坏开窗钻头，该部分包括上接头1、第一O型圈2、中心管5和承力套4。

上接头1的上接口和下接口分别设置有母螺纹，上接口用于通过标准的转换接头与连续油管相连接，下接口母螺纹的下方位置处设有可以与第一O型圈2配合的密封面，如图2所示。

中心管5上接口设置有公螺纹，用于与上接头1的下接口连接；中心管5在公螺纹的下方位置处设置有O型圈槽，用于安装第一O型圈2，并且在对应于O型圈槽的内回转面设置有缩径结构，用以保证O型圈槽处具有足够厚度和强度。中心管5下部的外回转面具有扩径形成第二定位台阶面501，如图3所示。

承力套4安装于中心管5外部、上接头1下方，承力套4与中心管5之间的环空用于安装弹簧3，承力套4的上端面在弹簧3对其内孔端面的预压缩力作用下贴紧于上接头1的下端面。承力套4的顶部端面与外回转面之间具有较大的倒角，以保证其能够顺利起下。承力套4底端具有倒角形成的第一定位台阶面401，用于与外管柱工作筒10的第四定位台阶面1001充分接触形成定位，如图4和图5所示。另外，承力套4下部设置有三道沟槽402，以便为洗井预留过流通道。

钻压控制部分通过调节弹簧3使弹簧3的下压力作用在下接头8并最终传递到开窗钻头上作为钻头的钻压，该部分包括弹簧3、弹簧垫片6、滑套7、下接头8和第二O型圈9。

弹簧3套装在中心管5的外回转面上且位于承力套4内部，其顶端抵顶于承力套4的内孔端面。弹簧垫片6紧靠弹簧3底端并与其同样套装于中心管5的外回转面。弹簧3装配完成后具有一定预紧力，且预紧力大小可通过弹簧垫片6进行微调，最终使开窗钻头获得最优钻压，以提高开窗效率。

滑套7位于承力套4内部，且其中部的外回转面设置有缩径，用以减少与外侧承力套4的接触面积，从而减少摩擦阻力。滑套7上部套装在中心管5的外回转面上，且顶端与弹簧垫片6底端接触；滑套7上部的内回转面上设置有用于形成第三定位台阶面701的扩径，在弹簧3预紧力的作用下，滑套7的第三定位台阶面701与中心管5的第二定位台阶面501接触并进行定位，如图6所示。滑套7下端通过母螺纹与下接头8连接，母螺纹的下方位置处设有可以与第二O型圈9配合的密封面。

下接头8上端为具有O型圈槽的公螺纹，用于与滑套7下端的母螺纹进行连接，并通过第二O型圈9进行密封。下接头8下端设有NPT管螺纹扣，用以与下方的液压马达进行连接，如图7所示。

本实用新型参与的工作过程如下：

(一)下井过程：

在大斜度井和水平井中实施连续油管径向钻孔技术时，该技术一般需下入三趟管柱，第一趟是通过油管将锚定器和蛇形导向机构下入到位；第二趟是通过连续油管连接本钻压控制装置、万向节及钻头作为开窗管柱下入目的层位，并对油藏套管进行开窗，开窗完成后，将第二趟下入的管柱提出井口，第三趟是用连续油管连接喷头等喷射工具作为喷射管柱下入井中油管内。本实用新型作为开窗管柱的关键工具随第二趟管柱下入井下预定位置，当开窗钻头接触套管时，承力套4的第一定位台阶面401还未接触到外管柱工作筒10的第四定位台阶面1001，而此时由于钻头无法向下继续移动使下接头8和滑套7也无法继续向下移动，该过程的状态如图8。但随着开窗管柱的继续下入，上接头1、中心管5及承力套4一起向下压缩弹簧3，从而使滑套7与中心管5之间产生轴向位移S(即滑套7的第三定位台阶面701与中心管5的第二定位台阶面501之间的距离)，如图9中所示。当承力套4下端的第二定位台阶面401与外管柱工作筒10的第四定位台阶面1001接触时，上接头1、中心管5及承力套4停止向下移动，随着井中连续油管继续下入，管柱重量将逐渐通过承力套4的第二定位台阶面401传递到第四定位台阶面1001上，最终管柱重量被传递给了外管柱的锚定装置，从而防止钻头被管柱的重力压毁，该过程中本实用新型状态如图9所示。

(二)开窗过程：

开窗过程中，随着钻头的逐步进入套管，下接头8和滑套7也逐渐随着钻头向下移动，而此时由于连续油管重力的作用，上接头1、中心管5及承力套4一直处于静止状态，从而使滑套7与中心管5的相对位移S逐渐减小，中心管5下端面与下接头8上端面之间的轴向距离增大，直至开窗结束，由于开窗过程钻头仅移动较少的距离(一般在20mm左右)，且弹簧3的最大位移远大于钻头的移动距离，即弹簧力在钻头移动位移范围内数值变化较小，因此钻头的钻压也可以近似认为是恒压，为了使开窗钻头能顺利开窗，开窗前，滑套7与中心管5间的相对位移S要不小于开窗钻头移动的距离。

(三)起管柱过程：

当开窗完毕后，要将开窗管柱提出井口，提管柱过程通过在井口上提连续油管的操作进行，由于上接头1是通过标准的转换接头与连续油管连接的，因此在连续油管上提过程中，上接头1和中心管5首先向上移动，接着由于弹簧3的弹力作用，承力套4也将随着上接头1和中心管5一起向上运动，使第一定位台阶面401与第四定位台阶面1001分离，而此时由于钻头受到套管的摩擦阻力而处于静止状态，从而使滑套7与中心管5之间的轴向位移S逐渐减小直至为0，中心管5下端面与下接头8上端面之间的轴向距离增大至最大，此时第二定位台阶面501与第三定位台阶面701重合。随着上接头1、中心管5和承力套4继续上移，中心管5将通过第二定位台阶面对滑套7和下接头8实施上提力，用以抵消钻头与套管的摩擦阻力，当上提力大于摩擦阻力时，钻头将从套管中被提出，最终本实用新型随开窗管柱一起被提出井口，其状态与下井时类似，如图1所示。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于径向射流工艺的钻压控制装置，其特征在于，该装置由悬重支撑部分和钻压控制部分组成；

所述悬重支撑部分包括上接头(1)、第一O型圈(2)、中心管(5)和承力套(4)；所述上接头(1)下端与所述中心管(5)上端螺纹连接且通过所述第一O型圈(2)进行密封；所述中心管(5)下部的外回转面具有扩径形成第二定位台阶面(501)；所述承力套(4)安装于所述中心管(5)外部、所述上接头(1)下方，所述承力套(4)与中心管(5)之间的环空用于安装弹簧(3)，所述承力套(4)的上端面在弹簧(3)的预压缩力作用下贴紧于上接头(1)的下端面，所述承力套(4)底端具有倒角形成的第一定位台阶面(401)，用于与外管柱工作筒(10)的第四定位台阶面(1001)形成定位；

所述钻压控制部分包括弹簧(3)、弹簧垫片(6)、滑套(7)、下接头(8)和第二O型圈(9)；所述弹簧(3)套装于所述中心管(5)外回转面并位于所述承力套(4)内部，其顶端抵顶于所述承力套(4)的内孔端面；所述弹簧垫片(6)紧靠弹簧(3)底端并套装于所述中心管(5)的外回转面；所述弹簧(3)装配完成后具有预紧力，且该预紧力可通过所述弹簧垫片(6)进行微调；所述滑套(7)位于所述承力套(4)内部，其上部套装于中心管(5)的外回转面且顶端与所述弹簧垫片(6)底端相接触；所述滑套(7)上部的内回转面上设置有用于形成第三定位台阶面(701)的扩径，在所述弹簧(3)预紧力的作用下，所述第三定位台阶面(701)与所述第二定位台阶面(501)接触并进行定位；所述滑套(7)下端与所述下接头(8)螺纹连接且通过所述第二O型圈(9)进行密封。

2.根据权利要求1所述的一种用于径向射流工艺的钻压控制装置，其特征在于，所述中心管(5)在对应于所述第一O型圈(2)位置的内回转面设置有缩径结构。

3.根据权利要求1所述的一种用于径向射流工艺的钻压控制装置，其特征在于，所述承力套(4)的顶部端面与外回转面之间具有倒角。

4.根据权利要求1所述的一种用于径向射流工艺的钻压控制装置，其特征在于，所述承力套(4)下部设置有周向均布的沟槽(402)。

5.根据权利要求1所述的一种用于径向射流工艺的钻压控制装置，其特征在于，所述滑套(7)中部的外回转面设置有缩径。