一种超短半径水平井钻、完井工艺的制作方法

1.本发明属于钻井方法技术领域，尤其涉及一种超短半径水平井钻、完井工艺。


背景技术：

2.随着勘探技术的进步和勘探程度的提高，低渗透油田地质储量在新增探明地质储量中所占的比重也越来越大，据不完全统计，目前低渗透储量在可动用石油储量中占17.5％，在未动用地质储量中高达72.8％。水平井的钻井手段及开发是提升低渗透油层开采率的行之有效的重要方法。
3.由于套管直径的限制，侧钻工具不能直接在套管内旋转90
°
展开水平钻井，(一般钻具的长度是套管直径的几倍)，为了开发水平钻井，水平钻井先后产生了大半径、中半径、小半径、超短半径等方法，由于大半径、中半径、小半径都存在着成本高，周期长、中靶率低等缺点，现基本放弃使用。
4.现有技术实现超短半径钻井方法有两种，其中一种是：首先，钻铣套管(一般要求被铣掉的套管长度为15～20m)；接着，在该段扩孔，扩孔目的是为了实现侧钻工具的旋转，尽可能减小侧钻工具与水平方向之间的夹角。该方法的缺点是：套管切削量很大，作业时间很长，不利于提升工作效率。第二种实现超短半径钻井方法如申请号：cn201010172003.5，使用径向导向器开窗，该方法要求侧钻工具直径必须要小，否则无法在径向导向器内转弯，所以该方法的缺点是侧钻水平井的直径小，后期不能固井，水平孔眼因无法支撑而闭合，不利于提升储层井液的流动性，不利于增加产能。
5.基于上述两点，现有的超短半径钻井方法存在的问题是：要么套管切削量大，工作时间长，要么侧钻的水平井井眼直径小，无法固井。


技术实现要素：

6.为解决背景技术中的问题，本发明提供一种超短半径水平井钻、完井工艺，本发明同时克服了现有技术两种方法中的缺点。本发明应用后减少了切削套管工作量，提升了工作效率；增加了侧钻井眼的直径，后期可固井。
7.本发明提供的技术方案是：一种超短半径水平井钻、完井工艺，包括以下步骤：
8.钻井工艺：
9.a：在设计深度和设计方位的套管侧面开出空穴，空穴的竖直高度和水平宽度均大于侧钻工具的总长度，空穴在同时垂直于高度和宽度方向上的厚度大于侧钻工具的最大直径；空穴对应的套管侧壁开有竖直方向的长孔；
10.b：在井下放入斜向器；
11.c：将侧钻管柱下井，在斜向器的导向下，侧钻工具穿过套管侧壁的长孔，由竖直方向转为水平方向；
12.d：开启侧钻工具，钻出水平井眼；
13.完井工艺：
14.e：将油管管柱下端密封连接有柔性高压软管，柔性高压软管内放入螺旋弹簧；在螺旋弹簧的支撑下柔性高压软管下入到步骤d得到的水平井眼内；
15.f：通过油管管柱内腔，向柔性高压软管内打入液压，在液压下柔性高压软管被撑开成圆柱形，液压达到设定值后稳压；
16.g：在步骤f所述的稳压阶段，通过油管与套管之间的环腔向柔性高压软管外侧的水平井眼注入水泥固井；
17.h：待步骤g中的水泥凝固后，通过油管管柱泄掉柔性高压软管内的液压，使柔性高压软管恢复柔软状态，并将其从水平井段抽出。
18.所述的柔性高压软管外表面带有凸起柱，凸起柱与柔性高压软管为一体化结构，凸起柱内设置有与凸起柱内径匹配的硬质块。
19.本发明的有益效果为：
20.1.与现有技术中钻铣套管相比较，本发明只是在套管侧壁加工出可容放侧钻工具的空穴，因此切削量大大减少，作业周期大大缩短，更有利于提升作业效率。
21.2.与现有技术中使用井下导向器开窗相比较，本发明中的侧钻工具不需要从井下导向器中转弯穿过，只要侧钻工具的最大外径小于套管内径即可，因此本发明侧钻工具直径可选性更大，钻得的水平井眼尺寸更大，更有利于后期固井。
22.3.与现有技术无法固井相比较，本发明通过向柔性高压软管内打压，使柔性高压软管表面具有硬质管的硬度，再向柔性高压软管与水平井眼之间注入水泥固井，从而可形成稳定的井眼通道，避免孔眼因无法支撑而闭合。
23.4.柔性高压软管外表面带有凸起柱，凸起柱与柔性高压软管为一体化结构，凸起柱内设置有与凸起柱内径匹配的硬质块，在柔性高压软管内充压后，凸起柱支撑在井眼内，因此在固井结束后在固井水泥环上留下了均匀分布的通孔，地层原油可通过孔流入到水平井眼内，省去了固井后的射孔作业。
附图说明
24.图1是本发明中开出的空穴的示意图。
25.图2是本发明中侧钻工具在空穴中转化方向完成后的示意图。
26.图3是本发明中柔性高压软管及其外表面的结构示意图。
27.图4是本发明中斜向器的结构示意图。
28.图中：1、柔性传动轴；2、动力马达；3、钻头；4、空穴；5、斜向器；501、斜面体； 502、轮a；503、空腔壳体504、轮b；505、活塞；506、弹簧；507、轮c；6、柔性高压软管； 7、凸起柱；8、硬质块。
具体实施方式
29.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。
30.本发明包括钻井工艺和完井工艺。
31.所述的钻井工艺包括以下步骤：
32.a：在设计深度和设计方位的套管侧面开出空穴4，空穴4的竖直高度和水平宽度均
大于侧钻工具的总长度，空穴4在同时垂直于高度和宽度方向上的厚度大于侧钻工具的最大直径；空穴4对应的套管侧壁开有竖直方向的长孔。
33.b：在井下放入斜向器5；
34.c：将侧钻管柱下井，在斜向器5的导向下，侧钻工具穿过套管侧壁的长孔，由竖直方向转为水平方向；
35.d：开启侧钻工具，钻出水平井眼；
36.与钻铣套管相比较，本发明只是开出一个方便侧钻工具的转向的空穴4，不仅没有完全的破坏套管，而且工作任务较小，因此有利于快速完工，而且使用本发明在侧钻结束后可以通过胶接的方式将套管重新的修补好。
37.本实施例的钻井工艺用到的钻井工具包括：包括开空穴4管柱和侧钻管柱。
38.所述的开空穴4管柱包括油管管柱、动力马达2、柔性传动轴1、钻头3和井下导向开窗器，油管管柱与动力马达2固定连接，柔性传动轴1将动力马达2与钻头3连接，井下导向开窗器上端带有径向盲孔，下部带有轴向盲孔，径向盲孔与轴向盲孔通过圆弧孔连通成为钻具导向通道，所述的钻头3和柔性传动轴1能够通过钻具导向通道。
39.开空穴4过程为：将开空穴4管柱下井到预定深度，启动动力马达2，钻头3钻川套管后继续水平钻进，钻进深度为s1，s1大于完井管柱中动力马达2与钻头3连接的总长度后停钻并抽回钻头3；上提开空穴4管柱，上提高度为h1，h1小于钻头3的半径，再次重复钻进、上提动作直至在套管侧面钻出一个方形或者直角三角形的空穴4。
40.所述的侧钻管柱包括油管管柱、柔性传动轴1、动力马达2、钻头3和斜向器5，所述的柔性传动轴1将油管管柱与动力马达2连接，动力马达2的输出轴与钻头3连接。
41.为了保证动力马达2与钻头3组成的侧钻工具能够在空穴4内转向成为水平状态，本发明对斜向器5的结构做了创新的设计，斜向器5结构包括空腔壳体503，壳体内滑动密封设置有活塞505，活塞505将空腔壳体503内腔分隔为上腔体和下腔体，活塞505上带有连通上腔体和下腔体连通孔，活塞505下方设置有弹簧506，活塞505上端从空腔壳体503伸出，活塞505上端固接有斜面体501，斜面体501上端为斜面，斜面体501内腔通过轴连接有轮 a502，轴上设置有发条，上腔体内的活塞505上通过轴连接有轮b504，上腔体内通过轴连接有轮c507，轮c507与活塞505通过齿配合，从而在活塞505轴向移动时，驱动轮c507转动，同一根绳先后从轮a502、轮b504、轮绕过。斜向器5的工作原理是：初始状态下，斜向器5 的斜面体501位于所述的空穴4中部，斜向器5的空腔壳体503固定安装于空穴4下方的套管内壁上，当侧钻工具下井遇到斜面体501后，产生倾斜，但由于侧钻工具长度较长，所以刚开始的竖直倾斜角不大，在侧钻工具重量的压力下，下腔体内的液体从活塞505轴向通孔挤出，斜向器5的活塞505缓慢下行，下行的过程中侧钻工具的下端进入空穴4的部分增多，侧钻工具整体的竖直倾斜角增大，与此同时，轮a502与侧钻工具接触，轮a502转动，不断的将侧钻工具推入到空穴4中，从而保证侧钻工具最终由竖直状态转换成水平状态。
42.所述的完井工艺包括以下步骤：
43.e：将油管管柱下端密封连接有柔性高压软管6，柔性高压软管6内放入螺旋弹簧；在螺旋弹簧的支撑下柔性高压软管6下入到步骤d得到的水平井眼内。
44.f：通过油管管柱内腔，向柔性高压软管6内打入液压，在液压下柔性高压软管6被撑开成圆柱形，液压达到设定值后稳压。
45.g：在步骤f所述的稳压阶段，通过油管与套管之间的环腔向柔性高压软管6外侧的水平井眼注入水泥固井；
46.h：待步骤g中的水泥凝固后，通过油管管柱泄掉柔性高压软管6内的液压，使柔性高压软管6恢复柔软状态，并将其从水平井段抽出。
47.所述的柔性高压软管6外表面带有凸起柱7，凸起柱7与柔性高压软管6为一体化结构，凸起柱7内设置有与凸起柱7内径匹配的硬质块8，在柔性高压软管6内充压后，凸起柱7 支撑在井眼内，因此在固井结束后在固井水泥环上留下了均匀分布的通孔，地层原油可通过孔流入到水平井眼内，省去了固井后的射孔作业。
48.本发明通过向柔性高压软管6内打压，使柔性高压软管6表面具有硬质管的硬度，再向柔性高压软管6与水平井眼之间注入水泥固井，从而可形成稳定的井眼通道，避免孔眼因无法支撑而闭合。