CN218912835U - 便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具 - Google Patents

Abstract

一种便于无线测井仪定向的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，在铣锥上沿径向设有一个定位键，在坐封锚定装置的下锥形体内孔下端设有封头，其特征是：在封头上设有多个通水孔，所述通水孔为阶梯孔并在阶梯处形成环形的坐封卡沿，用于实现钻井液循环并在投入多个坐封球后实现坐封；在铣锥内对应定位键另一侧沿其轴向设有过球沟槽，以便于使用无线测井仪定向后投入坐封球进入该工具内实现坐封。有益效果是：既能满足采用无线测井仪进行定向时循环钻井液的要求，又能满足在完成定向后的坐封憋压要求；结构简单，便于加工制造，工作可靠，大大简化定向作业，缩短了定向时间，节约了可观的定向费用。

Description

便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具

技术领域

本实用新型属于修井工具，特别涉及一种便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具。

背景技术

开窗侧钻工具包括用于在井内进行开窗侧钻的导斜器和铣锥。传统开窗侧钻工具的导斜器和铣锥是两套独立的工具，而一体式开窗侧钻工具就是将安装在传统导斜器斜铁上的送入器换成了可以进行开窗磨铣作业的铣锥，即将导斜器和铣锥组合在一起的开窗侧钻工具。

由于绝大多数侧钻井都需要定向，而对于需要定向的侧钻井，一体式开窗侧钻工具在下井前必须在铣锥上安装一个定位接头，借助该定位接头和陀螺仪来确定导斜器斜铁的斜面在井内的方位。该定位接头是由用于连接钻具和铣锥的接头主体，同轴嵌套在接头主体内的空心活塞体，沿径向插入到活塞体内的定位键，安装在空心活塞体上的两组密封圈，垂直分布在接头主体上的两个用于固定活塞体的固定螺栓，以及用于调整活塞体角度的专用套筒组成。

作业时，需要将定位接头旋紧在铣锥上再用专用套筒调整活塞体角度使定位键正对导斜器斜铁斜面中心线，然后旋紧固定螺栓使活塞体固定在接头主体内从而固定定位键。由于受到现场施工条件和人力限制，上述操作不仅费工费力，而且定向误差较大；此外下井前在井口还要用液压大钳将铣锥与定位接头加力旋紧，这样又使定位键与导斜器斜面的相对位置发生了改变，因此还需要矫正，既增加了作业成本，也降低了作业效率。

为解决上述问题，CN206845130U公开了一种自定向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，其特殊之处是：在铣锥上沿径向固设有一个定位键，该定位键凸出铣锥内壁且与导斜器斜铁的斜面中心线对正；所述定位键与用于确定导斜器斜铁斜面方位的陀螺仪上的键槽相匹配。这种开窗侧钻工具下井到位后可以直接用测井车下陀螺仪定向，无需定位接头，工作可靠，既降低了材料成本和作业成本，也提高了作业效率。

由于陀螺仪为有线测井，不仅需要专用的测井车用电缆起下，而且测井准备和作业时间比较长，给侧钻施工带来诸多不便，随着技术进步，无线测井即随钻测井技术日臻完善，有线测井系统逐步被无线测井系统如MWD或LWD所取代，而无线测井系统MWD或LWD需要循环钻井液将测井参数传送到地面，因此用无线测井系统MWD或LWD为侧钻工具定向的前提条件是必须循环钻井液。

目前国内外普遍使用的液压固定式开窗侧钻工具有三种：第一种是预置球的开窗侧钻工具，此种开窗侧钻工具根本无法循环钻井液，如CN206845130U公开的自定向一体式开窗侧钻工具，由于该工具一旦循环钻井液就坐封，因此无法用无线测井系统定向；第二种是后投球的侧钻开窗工具，可以循环钻井液但必须投球才能实现坐封，如CN102364029A公开的一体式开窗侧钻工具，该侧钻工具若在钻具内放置了无线测井仪，投球就不能到位，所以这种侧钻工具就不能坐封。第三种是允许循环钻井液且不需要投球便可以坐封的一体式开窗侧钻工具，如CN210948558U公开的无线自定向液压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，在坐封锚定装置的下锥形体内孔下端水口处设有一个环形卡沿，在环形卡沿上方有由坐在环形卡沿外缘上的弹簧支撑的阀芯，所述的阀芯与所述的环形卡沿之间有设定的间隙允许钻井液循环，当钻井液排量达到或超过预定值时所述的间隙消失，即所述的阀芯压在环形卡沿上将水口堵死，实现憋压坐封。该侧钻工具虽然可以使用无线测井仪MWD或LWD定向，但由于其结构复杂，加工难度大且对井队控制钻井液排量的操作要求较高，因此其应用受到一定限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种不仅能够采用无线测井仪MWD或LWD进行定向，而且定向后能够实现憋压坐封，结构简单，便于加工制造，工作可靠的便于无线测井仪定向的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：

一种便于无线测井仪定向的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，在铣锥上沿径向设有一个定位键，在坐封锚定装置的下锥形体内孔下端设有封头，其特殊之处是：在封头上设有多个通水孔，所述通水孔为阶梯孔并在阶梯处形成环形的坐封卡沿，用于实现钻井液循环并在投入多个坐封球后实现坐封；在铣锥内对应定位键另一侧沿其轴向设有过球沟槽，以便于使用无线测井仪定向后投入坐封球进入该工具内实现坐封。

作为进一步优选，在封头内端设有圆形凹槽，所述通水孔沿圆周方向均布在圆形凹槽内底部，以便于顺利坐封。

作为进一步优选，所述坐封球的直径大于通水孔的小孔内径2mm，以便于从无线测井仪与钻具内孔之间的环形空间通过。

作为进一步优选，多个通水孔的小孔截面积之和大于直径为15毫米的圆面积，从而避免循环钻井液时产生憋压。

作为进一步优选，所述的定位键凸出铣锥内壁3毫米并与导斜器斜铁的斜面中心线对正；且定位键与所述无线测井仪上的键槽相匹配。

作为进一步优选，所述铣锥内孔对应定位键处的一段孔径大于所述无线测井仪引子直径2毫米。

本实用新型的有益效果是：

1、由于该开窗侧钻工具在封头上设有多个通水孔，所述通水孔为阶梯孔并在阶梯处形成环形的坐封卡沿，通过通水孔便可实现钻井液循环并在投入多个坐封球后实现坐封；因此当该工具定向完成后，从井口将多个坐封球投入钻具内并开泵循环，多个坐封球落到坐封卡沿上便可实现憋压，当憋压达到预定值时便可完成导斜器斜铁的坐封；这样既能满足采用无线测井仪MWD或LWD进行定向时循环钻井液的要求，又能满足在完成定向后的坐封憋压要求；结构简单，便于加工制造，工作可靠，大大简化定向作业，缩短了定向时间，节约了可观的定向费用。

2、由于在铣锥内对应定位键另一侧沿其轴向设有过球沟槽，以便于使用无线测井仪定向后投入坐封球进入该工具内实现坐封；因此该工具可实现与无线测井仪同时下井，到达井内预定位置时便可直接循环钻井液开始定向和坐封，不仅省去了用测井车起下测井仪的作业，也避免了因起下测井仪造成附着在钻具内壁上的杂质脱落堆积形成堵塞，导致导斜器无法坐封；大大缩短了定向作业时间和建井周期，提高了导斜器坐封成功率。

3、由于在封头上设有多个通水孔，从而使钻具内外钻井液连通，因此可以避免在起下该工具作业中由于压力激动或抽吸引起的误坐封，还可以避免钻井液杂质沉淀堵塞钻具而导致的导斜器无法坐封。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是图2的A-A剖视图。

图中：铣锥1，铣锥内孔101，过球沟槽102，环形凹槽2，弧形燕尾槽201，梯形槽202，铣锥头3，喷嘴孔301，导液管4，导斜器斜铁5，射流管6，缸套7，剪切螺钉8，径向卡瓦9，上锥形体10，限位管11，条形孔1101，密封圈12，下锥形体13，纵向卡瓦14，引鞋管15，进液孔1501，封头16，通水孔1601，圆形凹槽1602，定位块17，弧形卡沿1701，紧固螺钉18，定位螺钉19，定位键20。

具体实施方式

如图1-图3所示，本实用新型涉及的一种便于无线测井仪定向的液压导斜器，包括依次同轴连接的空心铣锥1、导斜器斜铁5和坐封锚定装置，在铣锥1上沿径向插入并焊接有一个定位键20，该定位键20凸出铣锥1内壁3毫米并与导斜器斜铁5的斜面中心线对正；所述定位键20与用于确定导斜器斜铁5斜面方位的无线测井仪上的键槽相匹配。所述铣锥中心的铣锥内孔101为由上至下依次缩径的阶梯孔，铣锥内孔101上端为用于连接钻具的连接螺孔，铣锥内孔101对应定位键20处的一段孔径大于所述无线测井仪引子直径2毫米。在铣锥内孔101内对应定位键20另一侧沿其轴向设有过球沟槽102，以便于使用无线测井仪定向后投入坐封球进入该工具内实现坐封。

在导斜器斜铁5内设有连通铣锥内孔101与坐封锚定装置内腔的导液管4，在铣锥1下端固接有铣锥头3，在铣锥头3上设有与铣锥内孔101连通的喷嘴孔301，所述导液管4上端由导斜器斜铁5的斜面上部引出并插入焊接到所述喷嘴孔301内。

所述铣锥1下部压在导斜器斜铁5的上部斜面上，在铣锥1下部沿圆周方向加工有环形凹槽2，环形凹槽2对应导斜器斜铁5一侧为一段里宽外窄的弧形燕尾槽201、其余大部分为里窄外宽的梯形槽202，在导斜器斜铁5的斜面上对应环形凹槽2处固设有定位块17，定位块17对应导斜器斜铁5的一侧为圆柱形并插入焊接在导斜器斜铁5上，在定位块17上设有与弧形燕尾槽201相配合的弧形卡沿1701，定位块17通过弧形卡沿1701卡入弧形燕尾槽201内，在定位块17与铣锥1之间设有紧固螺钉18。

在导斜器斜铁5上端与铣锥1之间设有定位螺钉19，在铣锥1上对应定位螺钉19处沿径向设有副水孔，在定位螺钉19上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁5与铣锥1未脱开时所述的定位螺钉19将副水孔堵死，在导斜器斜铁5与铣锥1脱开时即定位螺钉19被剪断后，所述铣锥内孔101通过副水孔和盲孔与铣锥1外部导通，用于避免因铣锥的喷嘴孔301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。

所述的坐封锚定装置包括固接在导斜器斜铁5下端外缘的缸套7和插入并固定在导斜器斜铁5下端中心孔内的射流管6，该射流管6上端与所述导液管4下端相互插接，在缸套7内设有空心上锥形体10和下锥形体13，射流管6下端与上锥形体10的中心孔插接，在射流管6与上锥形体10之间以及在上、下锥形体与缸套7之间分别设有密封圈12；在上锥形体10外壁通过剪切螺钉8圆周均布连接有径向卡瓦9，在下锥形体13外壁通过剪切螺钉8圆周均布连接有纵向卡瓦14，所述径向卡瓦9和纵向卡瓦14在上锥形体10和下锥形体13的推动下可由缸套7外壁伸出，在下锥形体13的中心孔内设有限位管11，限位管11上端与上锥形体10通过粗牙螺纹连接，限位管11与下锥形体13通过细牙锯齿形螺纹连接且限位管11上的细牙锯齿形螺纹牙尖朝下，在限位管11上对应下锥形体13处圆周均布有沿纵向布置的条形孔1101；在缸套7下端通过螺纹连接有引鞋管15，在引鞋管15下端的堵头上沿径向设有与其内孔连通的进液孔1501。

在所述下锥形体5内孔下端固定连接有封头16，在封头16上设有多个通水孔1601，所述通水孔1601为阶梯孔并在阶梯处形成环形的坐封卡沿，用于实现钻井液循环并在投入多个坐封球后实现坐封；在封头16内端设有圆形凹槽1602，所述通水孔1601沿圆周方向均布在圆形凹槽1602内底部，以便于顺利坐封。

多个通水孔1601的小孔截面积之和大于直径为15毫米的圆面积，从而避免循环钻井液时憋压。所述坐封球的直径大于通水孔1601下部的小孔内径2mm，以便于从无线测井仪与钻具内孔之间的环形空间通过。

工作时，将该工具通过铣锥1与无磁钻铤连接，将无线测井仪即MWD或LWD安放在无磁钻铤内，无线测井仪在自身重力作用下到达铣锥1内腔，当无线测井仪引子经过定位键20继续下行时，由于受到铣锥内孔101尺寸和定位键20限制以及自身重力作用，迫使MWD或LWD笔尖引导自身键槽坐在定位键20上，然后将无磁钻铤与钻具连接并通过钻具将该工具下到井下预定位置，开泵循环钻井液，根据MWD或LWD测量的数据通过旋转钻具将导斜器斜铁12的斜面方位角调整到设计的方位，便完成了导斜器斜铁定向工作。

定向完毕后，向钻具内投放多个坐封球并连接上方钻杆开泵，坐封球投入的数量大于通水孔1601的数量，钻井液携带坐封球依次通过钻具内孔、无线测井仪与无磁钻铤之间的环形空间、铣锥内孔、铣锥内的过球沟槽102、导液管4、射流管6、上锥形体10内孔和限位管11内孔，最后落入圆形凹槽1602内并分别卡在每个通水孔1601内的坐封卡沿上，从而将下锥形体下端封头16的多个通水孔1601封闭，即将循环通道堵死。因此高压钻井液最终通过条形孔1101进入上、下锥形体之间。当上、下锥形体之间充满钻井液时，由于限位管上均布有条形孔而具有一定的弹性，钻井液便会推动上锥形体10并带动限位管11使其与下锥形体13发生“滑扣”现象，同时上、下锥形体将剪切螺钉8剪断并迫使径向卡瓦9和纵向卡瓦14卡到井壁上，实现坐封。

然后正转钻具，通过铣锥1将紧固螺钉18和定位螺钉19剪断，从而打开铣锥副水孔，使定位块17从弧形燕尾槽201中旋出，继续旋转钻具，导液管4在喷嘴孔301出口处被拧断，从而使喷嘴孔301自然形成铣锥喷嘴，此时导斜器斜铁5和铣锥1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301被地层或水泥憋堵，通过铣锥副水孔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 (6)

1.一种便于无线测井仪定向的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，在铣锥上沿径向设有一个定位键，在坐封锚定装置的下锥形体内孔下端设有封头，其特征是：在封头上设有多个通水孔，所述通水孔为阶梯孔并在阶梯处形成环形的坐封卡沿，用于实现钻井液循环并在投入多个坐封球后实现坐封；在铣锥内对应定位键另一侧沿其轴向设有过球沟槽，以便于使用无线测井仪定向后投入坐封球进入该工具内实现坐封。

2.根据权利要求1所述的便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具，其特征是：在封头内端设有圆形凹槽，所述通水孔沿圆周方向均布在圆形凹槽内底部，以便于顺利坐封。

3.根据权利要求1所述的便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述坐封球的直径大于通水孔的小孔内径2mm，以便于从无线测井仪与钻具内孔之间的环形空间通过。

4.根据权利要求1-3任一项所述的便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具，其特征是：多个通水孔的小孔截面积之和大于直径为15毫米的圆面积，从而避免循环钻井液时产生憋压。

5.根据权利要求1所述的便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述的定位键凸出铣锥内壁3毫米并与导斜器斜铁的斜面中心线对正；且定位键与所述无线测井仪上的键槽相匹配。

6.根据权利要求1或5所述的便于无线测井仪定向的一体式开窗侧钻工具，其特征是：所述铣锥内孔对应定位键处的一段孔径大于所述无线测井仪引子直径2毫米。

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