專利名稱：油氣分支井的鉆井裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鉆井中完成分支井的裝置和方法，屬于國際專利分類E21B7/00“鉆井方法或設備”技術領域。
背景技術：
分支井技術是一項能降低油氣開發(fā)成本，提高油氣采收率的先進技術，但又是一項難度很大的鉆井技術，隨著鉆井技術的高速發(fā)展，分支井鉆井技術的運用與提高，已經(jīng)提到議事日程上來。國外雖有此項技術，運用并不普及，而且引進費用昂貴，國內(nèi)個別油田正在開展攻關研究，但成套技術并不成熟，還存在一定的技術難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于對分支井鉆井技術另辟一條新的途徑，進一步將分支井鉆井技術完善和配套，能降低鉆井成本，提高油氣采收率的油氣分支井的鉆井裝置及方法。
本發(fā)明的技術方案如下。
一種油氣分支井的鉆井裝置，它主要包括定向回接總成、分支井套管開孔裝置及分支井重入裝置。
所述的定向回接總成設有定向鍵可以定向，同時可省去斜向器的固定結構。
所述的分支井套管開孔裝置設有定向和單向扶正功能，在井下需要的方向和深度產(chǎn)生側向力，將套管開孔。
所述的分支井重入裝置設有導向筒結構，可以按需選擇，工具即可進入分支井眼，進行相關作業(yè)。
圖2中所示的油氣分支井套管開孔裝置，分為兩部分第一部分由回接器(3)、定向鍵(1)組成，通過絲扣與套管懸掛器相連，在下套筒時，送入井下。第二部分由定向限位器(4)、螺桿鉆具(5)、開孔工具(7)組成，定向限位器(4)的導軌(2)與螺桿鉆具的支撐塊(6)有一定的角差，這個差值是根據(jù)需要來確定的。當?shù)诙糠止ぞ呦氯刖聲r，定向限位器(4)的導軌(2)將受定向鍵(1)的限制，迫使開孔工具(7)貼向套管的一邊。若鉆井液經(jīng)過螺桿鉆具(5)時，開孔工具將發(fā)生旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生單向切削，一旦開孔完成，定向限位器的導軌(2)頂端將正好落在定向鍵(1)上。定向限位器(4)的導軌(2)與回接器(3)的定向鍵(1)配合，不但能起到方向扶正作用，還能起到開孔限位作用。螺桿鉆具(5)上有特制的支撐塊(6)，保證開孔時的側向切削。
由圖3所示的油氣分支井重入裝置，是由導向筒(14)和連接短節(jié)(12)組成，在連接短節(jié)(12)上設有限位圈(13)，導向筒(14)由固定銷釘(11)固定在連接短節(jié)(12)的限位圈(13)上。導向筒(14)內(nèi)設有足夠的鉆井液循環(huán)通道。
本發(fā)明提供的一種油氣分支井的鉆井裝置及方法，在一個井眼內(nèi)，應用該裝置方法，可以完成一個或多個分支井眼即在第一個井眼的套管懸掛器上，有一個定向回接總成，它已為第二口井的開窗方向和深度作好準備。當?shù)诙诰赉@、固井后，必須在合適的位置，進行套管開孔，將第一個井眼與第二個井眼連接起來，完成第一個分支井。如此重復施工，可按設計要求完成多個分支井。
在進行采油或井下作業(yè)時，再進入裝置可使管柱重進入分支井，方便可靠。
本發(fā)明對分支井鉆井技術開辟了一條新途徑，進一步將分支井鉆井技術完善和配套，并在更大的范圍內(nèi)運用和實踐，使該項技術得以普及，降低鉆井成本，提高油氣采收率，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖1為分支井示意圖；圖1中A、5/8”套管，B、5/8”-7”套管，C、7”套管，D、1/2”油層套管，E、5/8”-7”尾管懸掛器，F(xiàn)、7”套管，G、1/2”油層套管。
圖2為分支井套管開孔裝置；圖3為分支井重入裝置。
具體實施例方式
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的1.分支井的井眼，其方位是通過定向回接總成來控制的(分支井的鉆進和測井均通過常規(guī)技術來完成)，導斜面根據(jù)井下回接總成的定向鍵方向，在地面調(diào)節(jié)，然后送入預定位置，為套管定向開窗作好了準備。
2.第一個分支井眼下完套管并固井后，如何在設計位置，將套管開孔，把第一分支井與原井眼連接起來十分重要。本套管開孔裝置是這樣來實現(xiàn)開孔的它在鉆井管柱下端通過螺紋連接一個定向限位裝置，定向限位裝置下連接單向扶正并且具有一定彎度的螺桿鉆具，當開孔工具旋轉(zhuǎn)時，就產(chǎn)生單向切削，把套管開一橢圓形長孔。長孔完成時，限位裝置正好碰上定向鍵，表示開孔已經(jīng)完成。至于扶正定向是通過已知定向回接總成定向鍵的方位之后，在地面根據(jù)需要，將定向限位裝置的導軌與扶正螺桿的扶正塊調(diào)節(jié)好角差。當開孔工具入井后，通過定向裝置與回接裝置的作用，螺桿的扶正方向就準確了。
3.分支井重入通過重入裝置來實現(xiàn)。如圖1所示，因為套管開孔直徑與5-1/2″套管內(nèi)徑一致，或有與這個直徑相匹配的井下工具，均能在老井眼自由出入。當井下工具要進入分支井，必須將井下工具連接在重入裝置導向筒內(nèi)，重入裝置用銷釘與鉆柱固定。當把工具下入分支口時，因?qū)蛲驳耐鈴酱笥谔坠荛_孔直徑，不能進入老井眼，越過套管開孔只能進入分支井眼，繼續(xù)下工具至7″套管與5-1/2″套管的連接處時，導向筒的下端遇阻，加壓將銷釘剪斷，鉆柱通過導向筒把工具送入井下；完成作業(yè)后，上提工具，當工具進入導向筒后，重入裝置會與工具一道，提離井口，完成一次重入作業(yè)。
另如圖2所示，開孔裝置由回接器(3)、定向限位器(4)、扶正螺桿(5)和開孔工具(7)構成?；亟悠?3)呈圓管狀，下端有螺紋與懸掛器相連，定位鍵(1)固定在回接器(3)上。定向限位器(4)也呈一圓管狀，從下至上有一個與定位鍵(1)匹配的導軌槽(2)，導軌槽的長度與開孔長度有關，開孔長度與開孔段的井斜角有關。當開孔完成時，導軌槽(2)的上端與定位鍵(1)相碰，開孔完成。
要保證開孔方位正確，必須調(diào)整好導軌槽(2)與螺桿鉆具支撐塊(6)的角差，使它等于設計值。一旦方位搞錯，老井和分支井將全部報廢，損失巨大。因為套管開孔是有方向的，因此，當知道回接器定向鍵(1)的方向之后，定向限位器(4)與螺桿鉆具在連接時，就需要保持一個角差，通過回接器與定向限位器的作用，將確定套管開孔的方向，一旦開孔完成，限位器的定向?qū)к夗敹苏寐湓诨亟悠鞯逆I上，表示開孔已經(jīng)完成。
井眼完鉆后，在下油層套管時，回接器(3)與套懸掛器連接。開孔時，定向限位器(4)與螺桿鉆具(5)連接，必須達到需要的角差，然后再把開孔工具(7)連接在螺桿鉆具(5)的下邊。所有工具組裝完成后，送入井下，當定向限位器(4)接觸回接器(3)時，自動發(fā)出偏轉(zhuǎn)，使回接器(3)的定向鍵(1)進入定向限位器(4)的導軌(2)，下放到預定位置后，開泵，螺桿鉆具(5)帶動開孔工具旋轉(zhuǎn)，將套管開孔。開孔完成時，回接器(3)的定向鍵(1)剛好接觸導軌(2)的頂端。限制開孔工具繼續(xù)下行。
如圖3所示油氣分支井重入裝置由導向筒(14)、連接短節(jié)(12)、限位圈(13)和固定螺釘(11)組成，井下工具置入導向筒(14)內(nèi)，并與連接短節(jié)(12)下端相連，送入鉆柱再與連接短節(jié)(12)上端連接。將導向筒(14)用固定銷釘(11)固定在連接短節(jié)(12)的限位圈(13)上。連接短節(jié)(12)上的限位圈(13)。導向筒(14)有足夠的鉆井液循環(huán)通道。作業(yè)工具裝入導向筒(14)內(nèi)，并與連接短節(jié)(12)下部螺紋相連，送入管柱與連接短節(jié)(12)上部螺紋連接。
在油氣分支井接正常程序完井，套管開孔之后要進行后續(xù)作業(yè)需重進入分支井眼時，在管柱上連接該重入裝置，送入井下，當裝置到達分支口時，由于導向筒(14)的直徑大于套管開孔直徑，裝置將順利通過分支口，第二分支井眼內(nèi)，繼續(xù)下行，到達一套管的連接處，此時，導向筒(14)接觸到該套管，并在此遇阻。(導向筒外徑大于該套管內(nèi)徑)，如果加壓到一定值，將剪斷固定螺釘(11)，導向筒(14)留在此處，連接短節(jié)(12)隨作業(yè)工具通過導向筒(14)下至作業(yè)位置。待完成施工作業(yè)后，上提管柱，由于作業(yè)工具直徑大于導向筒(14)上部端口直徑，將把導向筒(14)隨作業(yè)工具一塊帶到地面，完成一次重入作業(yè)。重入作業(yè)的各個環(huán)節(jié)均可進行鉆井液循環(huán)。更換固定螺釘(11)后，該裝置可重復使用。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1.先固井，后開孔，保證固井質(zhì)量，避免先開孔給固井施工帶來的一系列復雜問題，甚至井的報廢。
2.分支井叉口的密封得到保證。
3.重進入裝置保證了采油作業(yè)的順利實施。
權利要求
1.一種油氣分支井的鉆井裝置，其特征在于主要包括定向回接總成、分支井套管開孔裝置和分支井重入裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的油氣分支井的鉆井裝置，其特征在于所述的定向回接總成設有定向鍵可以定向。
3.根據(jù)權利要求1所述的油氣分支井的鉆井裝置，其特征在于所述的分支井套管開孔裝置設有定向和單向扶正，通過在井下需要的方向和深度上產(chǎn)生側向力而將套管開孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的油氣分支井的鉆井裝置，其特征在于所述的分支井重入裝置設有導向筒結構，按照需選擇工具即可進入分支井眼進行相關作業(yè)。
5.根據(jù)權利要求1、3所述的油氣分支井的鉆井裝置的分支井套管開孔裝置，其特征在于該裝置分為兩部分第一部分由回接器(3)和定向鍵(1)組成，通過絲扣與套管懸掛器相連；第二部分由定向限位器(4)、螺桿鉆具(5)、開孔工具(7)組成，定向限位器(4)的導軌(2)與螺桿鉆具的支撐塊(6)設有一定的角差。
6.根據(jù)權利要求1、3、5所述的油氣分支井的鉆井裝置的分支井套管開孔裝置，其特征在于所述定向限位器(4)的導軌(2)與回接器(3)的定向鍵(1)相配合進行方向扶正和開孔限位。
7.根據(jù)權利要求1、3、5所述的油氣分支井的鉆井裝置的分支井套管開孔裝置，其特征在于所述的螺桿鉆具(5)上設有支撐塊(6)。
8.根據(jù)權利要求1所述的油氣分支井的鉆井裝置的油氣分支井重入裝置，其特征在于它由導向筒(14)和連接短節(jié)(12)組成，在連接短節(jié)(12)上設有限位圈(13)，導向筒(14)由固定銷釘(11)固定在連接短節(jié)(12)的限位圈(13)上。
9.根據(jù)權利要求1、8所述的油氣分支井的鉆井裝置的油氣分支井重入裝置，其特征在于在導向筒(14)內(nèi)設有足夠的鉆井液循環(huán)通道。
全文摘要
一種油氣分支井的鉆井裝置，包括定向回接總成、分支井套管開孔裝置及分支井重入裝置。定向回接總成設有定向鍵，可省去斜向器的固定結構。分支井套管開孔裝置有定向和單向扶正功能，在井下需要的方向和深度產(chǎn)生側向力，將套管開孔。分支井重入裝置設有導向筒結構，可按需選擇工具進入分支井眼進行相關作業(yè)。用本發(fā)明的裝置方法可以完成一個或多個分支井眼即在第一個井眼的套管懸掛器上，有一個定向回接總成，它已為第二口井的開窗方向和深度作好準備。當?shù)诙诰赉@、固井后，必須在合適的位置，進行套管開孔，將第一個井眼與第二個井眼連接起來，完成第一個分支井。如此重復施工，可按設計要求完成多個分支井。
文檔編號E21B7/04GK1560419SQ20041000440
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月19日 優(yōu)先權日2004年2月19日
發(fā)明者王剛, 王 剛 申請人:北京派特羅爾科技發(fā)展有限責任公司