CN2128666Y

CN2128666Y - 径向水平钻井造斜装置

Info

Publication number: CN2128666Y
Application number: CN 92227568
Authority: CN
Inventors: 吴德元; 沈忠厚; 于秉华; 刘衍聪; 王瑞和; 周卫东
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 1992-07-18
Filing date: 1992-07-18
Publication date: 1993-03-24
Anticipated expiration: 2002-07-18

Abstract

本实用新型是一种超短半径水平钻井的造斜装置，它属于石油或其它矿藏开采中的径向钻井工具的设计。它主要是利用水力破岩使管道进入地层和液压来驱动本造斜装置在极小的半径内造斜呈水平状态的管道送进系统及造斜系统，以使得斜向器的末端沿水平方向(与直井套管相垂直)伸出，形成径向造斜，并使待送进管道进入工作区。该径向水平钻井造斜装置主要是由管道送进系统、斜向器及管道校直器等组成。

Description

本实用新型涉及一种超短半径水平钻井的造斜装置，它属于石油或其它矿藏开采中的径向钻井工具的设计。它主要是通过利用水力破岩使管道进入地层和液压来驱动本造斜装置的管道送进系统及造斜系统，以使得斜向器的末端沿水平方向（与直井套管相垂直）伸出，形成径向造斜，并使待送进管道进入工作区。该径向水平钻井造斜装置主要是由管道送进系统、斜向器及管道校直器等组成。

通常，在石油及其它矿藏的开采工程中大多采用的是直井钻井工艺。目前，定向井、水平井的钻井技术也已较广泛地运用于石油开采工程中，其水平钻井技术又分大曲率半径、中曲率半径、小曲率半径及超短半径的水平钻井－－径向水平钻井技术。前三类钻井技术已基本属于成熟的技术，适合于开采厚油层，但其成本较高。径向水平钻井技术适合于薄油层的开采、稠油开采中的注蒸汽，也是对现有老、旧油井的增产和复活有着行之有效的重要作用。然而，径向水平钻井的造斜技术一直困扰着石油开发工程人员和科研人员。从目前所检索和查阅到的国外技术资料和专利资料看，大多都是以文章或非常简单的图示进行介绍，如美国Bechtel公司申请的欧洲专利（专利号是833042989），基本上是广告介绍性的图片，没有任何机械结构的具体说明。因此，要解决径向水平钻井的造斜问题，其造斜装置的设计和其结构的优化是石油开发工程人员所一直探索和工矿现场所急需解决的。

本实用新型的目的就是要根据现行工矿开采工程的需要而提供一种利用液力驱动来达到超短半径水平钻井的造斜装置，即径向水平钻井造斜装置。它是主要通过采用液压来驱动管道送进系统和斜向器，并使斜向器的末端沿水平方向（与直井套管垂直）伸出，其主要机械机构是将管道送进系统设置在斜向器的上端，使其管道送进系统的下端与斜向器的上端相联接，将待送进的管道固定于送进系统内的控速柱塞中，并贯穿送进系统和斜向器呈径向进入工作区。

附图1即为本实用新型采用液压机械压动造斜式斜向器的结构示意图。

附图2即为本实用新型采用液压推动造斜式斜向器的结构示意图。

附图3即为本实用新型的管道校直器的结构示意图。

本实用新型的斜向器是由固定导轮架（9）、活动导轮架（11）及径向导轮架（12）串联构成，径向导轮架（12）的末端与固定在主侧板（6）的液压缸（7）相联接或径向导轮架（12）与主侧板（6）相铰接，其固定导轮架（9）与管道送进系统下端相联接；活动导轮架（11）之间及活动导轮架（11）与固定导轮架（9）、径向导轮架（12）之间的联接是采用铰链（轮）机构；其径向导轮架（12）的末端设置有管道校直器（5）。

本实用新型的斜向器是采用液压机械压动造斜式斜向器或液压缸推动造斜式斜向器；无论采用何种斜向器，在该造斜装置工作时，斜向器在机械动力机构的压迫作用下或在液压缸（1）的活动柱塞（25）的推动下，都可使其固定导轮架（9）与径向导轮架（12）的轴线相垂直。

本实用新型在采用液压机械压动造斜式斜向器时，其管道送进系统是由差动液压缸（10）与固定于主侧板（6）上的缸座（15）构成，其差动液压缸（10）内设置有控速柱塞（18）和密封柱塞（14），控速柱塞（18）设置在缸内上部，密封柱塞（14）设置在缸内下部；待送进管道（4）的末端固定在控速柱塞（18）上，并贯穿密封柱塞（14）；密封柱塞（14）的下端与斜向器的固定导轮架（9）相联接；差动液压缸（10）的密封缸底（1）设置有可使密封柱塞（14）下端通过的圆孔。其管道送进系统的差动液压缸（10）内的控速柱塞（18）上开设有连通控速柱塞（18）上下两边的节流孔（17）；密封柱塞（14）上开设有连通密封柱塞（14）上下两边的放流孔（13）；密封柱塞（14）的上端内壁开设有放置密封材料的沟槽1（24），其下端直径小于上端直径，并穿过差动液压缸（10）的密封缸底（1）与斜向器的固定导轮架（9）相联接；差动液压缸（10）的密封缸底（1）的内壁上开设有放置密封材料的沟槽2（2）。该斜向器中的径向导轮架（12）的侧板中部设置有与主侧板（6）相铰接的铰轮轴（23），以便在斜向器整体受压时，其径向导轮架（12）以该铰轮轴为中心旋转成水平方向。

本实用新型在采用液压推动造斜式斜向器时，其管道送进系统是由差动液压缸（10）与固定在主侧板（6）上的密封缸底（1）构成，其差动液压缸（10）内设置有控速柱塞（18），待送管道（4）则固定在控速柱塞（18）上，密封缸底（1）与斜向器的固定导轮架（9）相联接；其密封缸底（1）中供管道通过的圆孔内壁上开设有放置密封材料的沟槽2、（2）。该斜向器的径向导轮架（12）的末端与固定在主侧板（6）的液压缸（7）的活动柱塞（25）相铰接，以便在斜向器整体受到液压缸（7）的推动时，其径向导轮架（12）则在活动柱塞（25）的推动下呈水平方向伸出；液压缸体（7）上设置有与差动液压缸（10）相连通的传压管（8）。

本实用新型在斜向器的径向导轮架（12）末端都设置了管道校直器（5），该管道校直器是由校直轮（19）、校直轮架（20）及调节螺钉（22）组成，在校直轮架（20）的一端设置有校直轮（19），其中部则通过转动轴（21）铰接在径向导轮架（12）的侧板上，在校直轮架（20）的转动轴（21）的两边设置有两个调节校直轮（20）位置的调节螺钉（22）。

下面将结合具体实施例来详叙本实用新型的结构特征。

本实用新型的设计者在实际设计和制造该造斜装置时，其管道送进系统是采用同一原理设计而成，即都是采用差动液压缸，并将待送进管道固定在差动液压缸内的控速柱塞上，同时还在控速柱塞上开设了产生差压的节流孔，以利用液压的前拉后推使待送进管道前进。下面是所采用的两种实施方案。

方案一：

当采用的是液压机械压动造斜式斜向器时，此时的斜向器是由一节固定导轮架、三节（或三节以上）活动导轮架和一节径向导轮架组成，其径向导轮架的末端加设有管道校直器、中部设置有铰轴；其管道送进系统则是在差动液压缸内设置有控速柱塞和中空状的密封柱塞，待送进管道的末端固定在控速柱塞上，密封柱塞上开设有起均匀压力的放流孔，其下端与斜向器的固定导轮架的上端相联接（可用螺钉联接或焊接），待送进管道固定在控速柱塞上，并穿过密封柱塞进入斜向器。这样，当差动液压缸的控速柱塞上面受到外来压力时，控速柱塞向下运动，并推缸内液体使密封柱塞也向下运动，由于密封柱塞的下端是与固定导轮架固定联接的，固同时也给斜向器整体一个下压力，在径向导轮架中部铰轴的作用下，迫使活动导轮架按规定的角度弯曲，以使得径向导轮架呈径向水平伸出；此时，密封柱塞已相对静止不动，由于节流孔产生的差动压力，控速柱塞则推动待送进管道穿过密封柱塞和斜向器，通过管道校直器校直以后进入工作区。

方案二：

当采用的是液压推动造斜式斜向器时，此时的斜向器是由一节固定导轮架、一节（或一节以上）活动导轮架和一节径向导轮架组成，其径向导轮架的末端加设有管道校直器、中部与固定在主侧板的液压缸的活动柱塞铰接，液压缸体内设置有与差动液压缸相联通的传压管；其管道送进系统则是在差动液压缸内设置控速柱塞，待送进管道的末端固定在控速柱塞上，差动液压缸的底部开设有可使管道通过的圆孔。这样，在差动液压缸的控速柱塞上面受到外来压力时，在柱塞与缸底间产生较大的压力，通过传压管给液压缸，液压缸的活动柱塞则推动斜向器的径向导轮架呈径向水平伸出；此时缸能压力衡定，由于控速柱塞上的节流孔产生的差动压力，控速柱塞则推动待送进管道穿过密封缸底和斜向器，通过管道校直器校直以后进入工作区。

附图的图面说明如下：

1┅密封缸底 2┅密封槽2 3┅导轮 4┅待送进管道

5┅管道校直器 6┅主侧板 7┅液压缸 8┅传压管

9┅固定导轮架 10┅差动液压缸 11┅活动导轮架 12┅径向导轮架 13┅放流孔 14┅密封柱塞 15┅差动液压缸座 16┅固定导轮架接头 17┅节流孔 18┅控速柱塞 19┅校直轮 20┅校直轮架

21┅转动轴 22┅调节螺钉 23┅铰轴 24┅密封槽1

25┅活动柱塞

由于本实用新型所采用的新型造斜装置，可使得水平钻井在极小的半径内达到水平造斜，又由于本实用新型是采用的液力驱动，因此，它除了适用于陆上石油钻井工程外，还可用于海上油藏开采、废物处理、煤层地下氧化或瓦斯气的排出和用于溶解采矿法回收矿物等方面。

Claims

1、径向水平钻井造斜装置，它是通过采用液压来驱动管道送进系统和斜向器，并使斜向器的末端沿水平方向(与直井套管垂直)伸出，其特征在于管道送进系统设置在斜向器的上端，其管道送进系统的下端与斜向器的上端相联接，待送进的管道固定于送进系统内的控速柱塞中，并贯穿送进系统和斜向器呈径向进入工作区。

2、根据权利要求1所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于斜向器是由固定导轮架（9）、活动导轮架（11）及径向导轮架（12）串联构成，径向导轮架（12）的末端与固定在主侧板（6）的液压缸（7）相联接或径向导轮架（12）的与主侧板（6）相铰接，其固定导轮架（9）与管道送进系统下端相联接；活动导轮架（11）之间及活动导轮架（11）与固定导轮架（9）、径向导轮架（12）之间的联接是采用铰链（轮）机构；其径向导轮架（12）的末端设置有管道校直器（5）。

3、根据权利要求1或2所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于斜向器是采用液压机械压动造斜式斜向器或液压缸推动造斜式斜向器；该造斜装置工作时，斜向器在机械动力机构的压迫作用下或在液压缸（1）的活动柱塞（25）的推动下，使其固定导轮架（9）与径向导轮架（12）的轴线相垂直。

4、根据权利要求1所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于采用液压机械压动造斜式斜向器的管道送进系统是由差动液压缸（10）与固定于主侧板（6）上的缸座（15）构成，其差动液压缸（10）内设置有控速柱塞（18）和密封柱塞（14），控速柱塞（18）设置在缸内上部，密封柱塞（14）设置在缸内下部；待送进管道（4）的末端固定于在控速柱塞（18）上，并贯穿密封柱塞（14）；密封柱塞（14）的下端与斜向器的固定导轮架（9）相联接；差动液压缸（10）的密封缸底（1）设置有可使密封柱塞（14）下端通过的圆孔。

5、根据权利要求1或4所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于管道送进系统的差动液压缸（10）内的控速柱塞（18）上开设有连通控速柱塞（18）上下两边的节流孔（17）；密封柱塞（14）上开设有连通密封柱塞（14）上下两边的放流孔（13）；密封柱塞（14）的上端内壁开设有放置密封材料的沟槽1（24），其塞体下端直径小于塞体上端直径，并穿过差动液压缸（10）的密封缸底（1）与斜向器的固定导轮架（9）相联接；差动液压缸（10）的密封缸底（1）的内壁上开设有放置密封材料的沟槽2（2）。

6、根据权利要求1或2所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于径向导轮架（12）的侧板中部设置有与主侧板（6）相铰接的铰轮轴（23）。

7、根据权利要求1所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于采用液压推动造斜式斜向器的管道送进系统是由差动液压缸（10）与固定在主侧板（6）上的密封缸底（1）构成，其差动液压缸（10）内设置有控速柱塞（18），待送管道（4）固定在控速柱塞（18）上，密封缸底（1）与斜向器的固定导轮架（9）相联接；其密封缸底（1）圆孔的内壁上开设有放置密封材料的沟槽2（2）。

8、根据权利要求1或7所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于径向导轮架（12）的末端与固定在主侧板（6）的液压缸（7）的活动柱塞（25）相铰接；液压缸体（7）上设置有与差动液压缸（10）相连通的传压管（8）。

9、根据权利要求1或2所述的径向水平钻井造斜装置，其特征在于固定在径向导轮架（12）末端的管道校直器（5）是由校直轮（19）、校直轮架（20）及调节螺钉（22）组成，在校直轮架（20）的一端设置有校直轮（19），其中部则通过转动轴（21）铰接在径向导轮架（12）的侧板上，在校直轮架（20）的转动轴（21）的两边设置有两个调节校直轮（20）位置的调节螺钉（22）。