CN207315276U - 自动封井一体式开窗侧钻工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动封井一体式开窗侧钻工具，包括依次同轴连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端和坐封锚定装置内腔的导液管，其特征是：在坐封锚定装置下端连接有封隔体，在封隔体上设有由遇油遇水膨胀材料制成的封隔环，用于下钻后遇到油水自动膨胀实现封堵老井眼。有益效果是：封隔环下钻后遇油遇水膨胀便将老井眼堵死，这样就避免了因为老井眼与地层串通而导致侧钻时发生井漏、井涌甚至井喷，也消除了侧钻新井眼与老井眼地层串通的风险，实现永久封井；因此改进了侧钻工艺技术，节省了一次起下钻作业；既节约了材料成本，也降低了工人的劳动强度和作业成本，还缩短了建井周期。

Description

自动封井一体式开窗侧钻工具

技术领域

本实用新型属于修井工具，特别涉及一种自动封井一体式开窗侧钻工具。

背景技术

侧钻是一种投资少、见效快、经济效益显著的老油田开发技术，世界各国都非常重视，已经成为老油田增储上产和提高采收率的重要手段。随着侧钻技术进步和创新，侧钻开窗工具也由传统的分体式导斜器和铣锥发展到一体式开窗侧钻工具。如公开号为CN102364029A的中国发明专利公开了一种一体式开窗侧钻工具，它包括依次同轴连接的铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，在导斜器斜铁内设有连通铣锥内孔和坐封锚定装置内腔的导液管，其特征是：所述的铣锥下部压在导斜器斜铁的上部斜面上，在铣锥下部沿圆周方向设有环形凹槽，环形凹槽对应导斜器斜铁一侧为一段里宽外窄的弧形卡槽、其余部分为里窄外宽的梯形槽，在导斜器斜铁上对应环形凹槽处固设有定位块，所述的定位块上设有与导斜器斜铁和铣锥同轴线且与弧形卡槽相配合的弧形卡沿并通过弧形卡沿卡入弧形卡槽内，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺钉。这种一体式开窗侧钻工具虽然可以通过分流孔释放钻杆内钻井液产生的激动压力，防止因为压力激动引起一体式开窗侧钻工具中途误坐封，但因为铣锥内孔结构复杂，加工难度大，所以已经被CN103195362A公开的一种一体式开窗侧钻工具取代。

CN103195362A提供了一种既能保证铣锥和导斜器的连接同轴度，又能避免因喷嘴被封堵而降低开窗效率，结构简单、便于加工的一体式开窗侧钻工具。它包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，导斜器斜铁通过一个定位块卡在铣锥下部的弧形燕尾槽内，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺栓，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端的喷嘴孔和坐封锚定装置内腔的导液管，其特殊之处是：在铣锥上对应定位螺栓处沿径向设有副水孔，在定位螺栓上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时所述的定位螺栓将副水孔堵死，在导斜器斜铁与铣锥脱开时即定位螺栓被剪断后，所述的铣锥内孔通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通。这两种开窗侧钻工具都可以节省一次起下钻作业，不仅缩短了作业时间，降低了作业成本，而且减少了工人的工作量和劳动强度，提高了工作效率和安全性，完全满足传统侧钻工艺要求。

但传统的侧钻工艺要求在下侧钻工具之前对老井眼进行封堵，目的是防止因为老井眼与地层串通而导致侧钻时发生井漏、井涌甚至井喷，也消除侧钻新井眼与老井眼地层串通的风险，以保证侧钻新井眼完井质量；而传统的开窗侧钻工具没有封井功能，上述两种一体式开窗侧钻工具也不例外，都没有封井功能。封堵老井眼一般采用下桥塞或打水泥塞方式，不管用哪种方式封堵老井眼都需要一次起下钻作业和必不可少的桥塞或水泥，不仅成本高效率低，而且作业时间长，延长了建井周期。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种下侧钻工具之前无需对老井眼进行封堵，工作可靠，作业简便，成本低，效率高，能够直接封堵老井眼的自动封井一体式开窗侧钻工具。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种自动封井一体式开窗侧钻工具，包括依次同轴连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端和坐封锚定装置内腔的导液管，其特殊之处是：在坐封锚定装置下端连接有封隔体，在封隔体上设有由遇油遇水膨胀材料制成的封隔环，用于下钻后遇到油水自动膨胀实现封堵老井眼。

作为进一步优选，所述封隔体外形为中部设有环形槽的圆柱体且连接在坐封锚定装置的下锥形体下端，封隔体外径等于坐封锚定装置的缸套外径。

作为进一步优选，所述封隔环为遇油遇水膨胀橡胶制成，且硫化固定在封隔体的环形槽内。

作为进一步优选，所述导斜器斜铁通过一个定位块卡在铣锥下部的弧形燕尾槽内，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺栓，以提高铣锥与导斜器斜铁的连接同轴度和连接强度。

作为进一步优选，所述的坐封锚定装置包括分别固接在导斜器斜铁下端外缘和中心处的缸套和射流管，在缸套内设有空心的上、下锥形体，在上、下锥形体上分别均布连接有可由缸套外壁伸出的卡瓦，在上、下锥形体之间连接有限位管，所述射流管上、下端分别与导液管和上锥形体插接，在限位管上均布有条形孔。

作为进一步优选，在所述射流管内孔下端设有一个坐封球，坐封球上部卡在设于射流管内孔下部的环形上卡沿处，在射流管内下端设有一个限位结构，使下钻时该坐封球卡在所述上卡沿处，用于阻止井眼内的钻井液流体进入钻具内，从而消除因钻具内钻井液激动压力而导致的误坐封；在坐封锚定装置的下锥形体内孔下端设有一个环形下卡沿，所述坐封球坐封时在高压钻井液的推动下突破限位结构而下落并卡在下卡沿处实现憋压完成工具坐封。

作为进一步优选，所述上卡沿和下卡沿均为圆锥面，以提高密封效果。

作为进一步优选，在铣锥上对应定位螺栓处沿径向设有副水孔，在定位螺栓上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时所述的定位螺栓将副水孔堵死，在导斜器斜铁与铣锥脱开时即定位螺栓被剪断后，铣锥内孔通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通，用于避免因铣锥的喷嘴孔被地层或水泥封堵而导致的憋泵，确保开窗时可以加足钻压，提高磨铣速度，从而提高了开窗效率。

作为进一步优选，所述铣锥内孔为沿其轴向布置且笔直的阶梯状中心孔，铣锥内孔上端为连接螺孔，以简化结构。

作为进一步优选，在铣锥下端连接有铣锥头，所述的喷嘴孔设在铣锥头上且与铣锥内孔连通。

本实用新型的有益效果是：

1、由于在坐封锚定装置下端连接有封隔体，在封隔体上套设有由遇油遇水膨胀材料制成的封隔环，封隔环下钻后遇油遇水膨胀便将老井眼堵死，这样就避免了因为老井眼与地层串通而导致侧钻时发生井漏、井涌甚至井喷，也消除了侧钻新井眼与老井眼地层串通的风险，实现永久封井；因此改进了侧钻工艺技术，取消了传统的侧钻工艺在下侧钻工具之前的封堵老井眼作业，节省了一次起下钻作业；既节约了材料成本，也降低了工人的劳动强度和作业成本，还缩短了建井周期。

2、由于封隔体连接在坐封锚定装置下端，封隔环设在封隔体上，结构简单紧凑，工作可靠；对比在导斜器下方安装的永久封隔器更可靠，并可降低作业成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：封隔体1，封隔环2，环形下卡沿3，缸套4，纵向卡瓦5，螺钉6，下锥形体7，条形孔8，限位管9，密封圈10，上锥形体11，限位结构12，坐封球13，环形上卡沿14，径向卡瓦15，射流管16，导斜器斜铁17，导液管18，铣锥头19，喷嘴孔20，弧形卡沿21，弧形燕尾槽22，环形凹槽23，梯形槽24，定位块25，紧固螺钉26，副水孔27，定位螺栓28，盲孔29，铣锥30，铣锥内孔31。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，该自动封井一体式开窗侧钻工具包括空心铣锥30、连接在铣锥30下部的导斜器斜铁17和固接在导斜器斜铁17下端的坐封锚定装置。在导斜器斜铁17内设有连通铣锥30内孔与坐封锚定装置内腔的导液管18，在铣锥30下端固接有铣锥头19，在铣锥头19上设有与铣锥内孔31连通的喷嘴孔20，所述的导液管18上端由导斜器斜铁17的斜面上部引出并插入焊接到所述喷嘴孔20内。

所述的铣锥30下部压在导斜器斜铁17的上部斜面上，在铣锥30下部沿圆周方向加工有环形凹槽23，环形凹槽23对应导斜器斜铁17一侧为一段里宽外窄的弧形燕尾槽22、其余大部分为里窄外宽的梯形槽24，在导斜器斜铁17 的斜面上对应环形凹槽23处固设有定位块25，定位块25对应导斜器斜铁17 的一侧为圆柱形并插入焊接在导斜器斜铁17上，在定位块25上设有与导斜器斜铁17和铣锥30同轴线且与弧形燕尾槽22相配合的弧形卡沿21，定位块25 通过弧形卡沿21卡入弧形燕尾槽22内，在定位块25与铣锥30之间设有紧固螺钉26。

在导斜器斜铁17上端与铣锥30之间设有定位螺栓28，在铣锥30上对应定位螺栓28处沿径向设有副水孔27，在定位螺栓28上设有与副水孔27连通的盲孔29，在导斜器斜铁17与铣锥30未脱开时所述定位螺栓28将副水孔27堵死，在导斜器斜铁17与铣锥30脱开时即定位螺栓28被剪断后，所述铣锥内孔 31通过副水孔27和盲孔29与铣锥30外部导通。所述铣锥内孔31为沿其轴向布置且笔直的阶梯状中心孔，铣锥内孔31上端为用于连接钻具的连接螺孔，以简化结构。

所述的坐封锚定装置包括固接在导斜器斜铁17下端外缘的缸套4和插入并固定在导斜器斜铁17下端中心孔内的射流管16，该射流管16上端与所述导液管18下端相互插接。在缸套4内设有空心的上锥形体11和下锥形体7，射流管16下端与上锥形体11的中心孔插接，在射流管16与上锥形体11之间以及在上、下锥形体与缸套4之间分别设有密封圈10。在上锥形体11外壁通过螺钉 6圆周均布连接有径向卡瓦15，在下锥形体7外壁通过螺钉6圆周均布连接有纵向卡瓦5，所述径向卡瓦15和纵向卡瓦5在上锥形体11和下锥形体7的推动下可由设置在缸套4外壁上的矩形开口伸出，在下锥形体7的中心孔内设有连接上、下锥形体的限位管9，限位管9上端与上锥形体11通过粗牙螺纹连接，限位管9与下锥形体7通过细牙锯齿形螺纹连接且限位管9上的细牙锯齿形螺纹牙尖朝下，在限位管9对应下锥形体7处圆周均布有沿纵向布置的条形孔8。在射流管16内孔下端设有一个坐封球13，坐封球13上部卡在设于射流管16内孔下部的环形上卡沿14处，在射流管16内孔下端设有一个限位结构12，使该坐封球13卡在所述上卡沿处。在所述下锥形体7内孔下端设有一个环形下卡沿 3，所述坐封球13坐封时在打入的高压钻井液的推动下会突破限位结构12的限位而下落并卡在环形下卡沿3处实现憋压坐封。所述环形上卡沿14和环形下卡沿3均为圆锥面，以提高密封效果。所述限位结构12为弹性限位，本实施例中所述限位结构为O型橡胶圈。

在坐封锚定装置下端连接有封隔体1，所述封隔体1外形为中部设有环形槽的圆柱体且通过螺纹连接在坐封锚定装置的下锥形体7下端，封隔体1外径等于坐封锚定装置的缸套4外径。在封隔体1上设有由遇油遇水膨胀材料制成的封隔环2，用于下钻后遇到油水自动膨胀实现封堵老井眼。所述封隔环2优选为遇油遇水膨胀橡胶制成，且硫化固定在封隔体1的环形槽内。

工作时，将铣锥30上端与钻具连接，用钻具将该工具送入井下，下钻过程中井眼内的钻井液通过封隔体1与下锥形体7之间的非密封连接部位进入坐封锚定装置内，但在坐封球13的封堵下，进入坐封锚定装置内的钻井液不会进入到射流管16以上的钻具内，这样可使钻具内因没有钻井液而不会产生激动压力，自然不会发生由于激动压力引起的误坐封，也不会有异物从井里进入钻具内堵塞打压通道。当下钻中途遇阻需要起钻时，由于上、下锥形体内、外的钻井液通过封隔体1与下锥形体7的非密封连接部位连通，即上、下锥形体的内、外压力平衡，因此即使起钻抽吸不会引起上、下锥形体移动，也就避免了由于起钻抽吸造成的误坐封事故发生。

当该工具到达井下预定位置时，将导斜器斜铁17的斜面调整到预定方位后，开泵打压，高压钻井液依次通过铣锥内孔31、导液管18、射流管16推动坐封球 13脱开限位结构12的限位，坐封球13通过上锥形体11内孔和限位管9落在下卡沿3上将下锥形体3下端口封闭，从而将钻井液通道堵死。因此高压钻井液通过条形孔8进入上、下锥形体之间，当上、下锥形体之间充满钻井液并随着钻井液压力升高，上、下锥形体会将螺钉6剪断，最终上、下锥形体迫使径向卡瓦 15和纵向卡瓦5卡到井壁上，同时由于封隔环2有遇油遇水膨胀特性，因此封隔环2将把封隔体1与井眼之间的环空堵死，这样既完成了工具坐封也完成了封堵老井眼作业。然后正转钻具，通过铣锥30将紧固螺钉26和定位螺栓28剪断，从而打开铣锥副水孔27，定位块25从弧形燕尾槽22中旋出，继续旋转钻具，导液管18在喷嘴孔20出口处被拧断而使喷嘴孔20自然形成铣锥喷嘴，此时导斜器斜铁17和铣锥30完全脱开，这时便可开泵循环钻井液，旋转钻具并施加钻压进行开窗侧钻。开窗过程中，一旦铣锥喷嘴孔20被地层或水泥憋堵，通过铣锥副水孔27便会释放一部分高压钻井液，从而避免了因憋压而引起的憋泵。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种自动封井一体式开窗侧钻工具，包括依次同轴连接的空心铣锥、导斜器斜铁和坐封锚定装置，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端和坐封锚定装置内腔的导液管，其特征是：在坐封锚定装置下端连接有封隔体，在封隔体上设有由遇油遇水膨胀材料制成的封隔环，用于下钻后遇到油水自动膨胀实现封堵老井眼。

2.根据权利要求1所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述封隔体外形为中部设有环形槽的圆柱体且连接在坐封锚定装置的下锥形体下端，封隔体外径等于坐封锚定装置的缸套外径。

3.根据权利要求2所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述封隔环为遇油遇水膨胀橡胶制成，且硫化固定在封隔体的环形槽内。

4.根据权利要求1所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述导斜器斜铁通过一个定位块卡在铣锥下部的弧形燕尾槽内，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺栓，以提高铣锥与导斜器斜铁的连接同轴度和连接强度。

5.根据权利要求1或2所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述的坐封锚定装置包括分别固接在导斜器斜铁下端外缘和中心处的缸套和射流管，在缸套内设有空心的上、下锥形体，在上、下锥形体上分别均布连接有可由缸套外壁伸出的卡瓦，在上、下锥形体之间连接有限位管，所述射流管上、下端分别与导液管和上锥形体插接，在限位管上均布有条形孔。

6.根据权利要求5所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：在所述射流管内孔下端设有一个坐封球，坐封球上部卡在设于射流管内孔下部的环形上卡沿处，在射流管内下端设有一个限位结构，使下钻时该坐封球卡在所述上卡沿处，用于阻止井眼内的钻井液流体进入钻具内，从而消除因钻具内钻井液激动压力而导致的误坐封；在坐封锚定装置的下锥形体内孔下端设有一个环形下卡沿，所述坐封球坐封时在高压钻井液的推动下突破限位结构而下落并卡在下卡沿处实现憋压完成工具坐封。

7.根据权利要求6所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述上卡沿和下卡沿均为圆锥面，以提高密封效果。

8.根据权利要求4所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：在铣锥上对应定位螺栓处沿径向设有副水孔，在定位螺栓上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时所述的定位螺栓将副水孔堵死，在导斜器斜铁与铣锥脱开时即定位螺栓被剪断后，铣锥内孔通过副水孔和定位螺栓的盲孔与外部导通，用于避免因铣锥的喷嘴孔被地层或水泥封堵而导致的憋泵，确保开窗时可以加足钻压，提高磨铣速度，从而提高了开窗效率。

9.根据权利要求8所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述铣锥内孔为沿其轴向布置且笔直的阶梯状中心孔，铣锥内孔上端为连接螺孔，以简化结构。

10.根据权利要求9所述的自动封井一体式开窗侧钻工具，其特征是：在铣锥下端连接有铣锥头，所述的喷嘴孔设在铣锥头上且与铣锥内孔连通。