一种鱼骨刺井的钻管回收装置和钻进装置的制作方法

1.本发明涉及一种鱼骨刺井的钻管回收装置和钻进装置。


背景技术：

2.多分支鱼骨刺井技术是指小直径金属钻管在套管内或裸眼内实现转向并在储层通过水力破岩方式进行钻进的技术，是在安全钻井和保护储层的前提下，以解放储层为目的的一种钻完井新技术。该技术对井筒与储层的连通性较好，同时，该技术将增产作业变为钻井作业的一部分，通过“并行钻进”的方式在储层中形成多个分支，以增加储层的裸露面积，无需下套管、固井、刮管、射孔、压裂等环节，是一种处于压裂投产和自然建产之间的钻完井技术。
[0003]“并行钻进”是在对多分支井钻进施工的过程中，在井下同时连接多个钻管，采用水力破岩的方式，多个钻管同时钻进。“并行钻进”的施工方式需要在同一层位的分支井完成后，将钻管回收，然后将装置移至下一个层位，使钻管伸出并对该层位的分支井进行施工。这样就需要钻管具有回收功能。
[0004]
申请公布号为cn108952580a，申请公布日为2018年12月7日的发明专利申请中公开了一种钻管可回收式磨料射流鱼骨刺井钻完井装置，该装置可实现钻管的回收，在钻管回收的过程中，需要封闭中心管流道，具体的，在油套环空打压，流体通过环空过流孔、转向轨道与钻管之间的环空进入鱼骨刺装置内部的流体作用在喷射单向阀芯左右两侧以及钻管集成座右侧，以使喷射单向阀芯封闭中心管流道，流体通过鱼骨刺装置接箍上的孔沿进入鱼骨刺装置内部的流体作用在中心管左侧，由于流体对单向阀芯与钻管集成座的推力的作用面积大于流体对中心管的推力的作用面积，所以流体能够推动阀芯滑动套筒与中心管运动，将一级转向器钻管和二级转向器钻管拉回鱼骨刺装置内部。
[0005]
上述在钻管回收的过程中，流体通过多个零部件，在回收钻管前，需要封闭中心管流道，导致整个装置结构复杂。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种鱼骨刺井的钻管回收装置，以解决现有技术钻管回收过程中需要封闭钻管回收装置的中心管流道，导致整个钻管回收装置结构复杂的技术问题；相应的本发明的目的还在于提供一种鱼骨刺井的钻进装置，以解决现有技术鱼骨刺井的钻进装置在钻管回收过程中需要封闭中心管流道而导致整个钻进装置结构复杂的技术问题。
[0007]
本发明的鱼骨刺井的钻管回收装置采用如下技术方案：鱼骨刺井的钻管回收装置包括：壳体，用于下入到井内，具有中空的腔体；中心管，一端为用于与空心管连接的空心管连接端，另一端为用于与钻管连接的钻管连接端，滑动穿装在壳体上，中心管上设置有与腔体的内壁面密封滑动配合的活塞段，活塞段将腔体分隔为第一密封腔体和第二密封腔体，第一密封腔体处于第二密封腔体靠近空心管连接端的一侧，活塞段朝向第一密封腔体的端
面面积小于朝向第二密封腔体的端面面积；第一进液孔，设置在第一密封腔体的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第一密封腔体；第二进液孔，设置在第二密封腔体的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第二密封腔体。
[0008]
本发明的有益效果是：本发明的鱼骨刺井的钻管回收装置中，当需要对钻管进行回收时，向壳体外侧环空内打压，使液体分别从第一进液孔和第二进液孔中进入到第一密封腔体和第二密封腔体，以使第一密封腔体和第二密封腔体的压强相等，活塞段朝向第一密封腔体的端面面积小于朝向第二密封腔体的端面面积，所以第二密封腔体内的液体对活塞段的推力大于第一密封腔体内的液体对活塞段的推力，中心管段朝向第一密封腔体内移动，以实现钻管的回收，整个钻管回收过程操作简单，无需将中心管封堵，可简化鱼骨刺井钻管回收装置的结构。
[0009]
进一步地，第一密封腔体靠近空心管连接端的一侧设置有环形密封腔体，所述环形密封腔体沿所述中心管的滑动方向延伸布置，所述环形密封腔体沿中心管滑动方向的两端均与所述中心管密封配合，且所述环形密封腔体由壳体与所述中心管围成。环形密封腔体的设置可延长壳体与中心管在中心管滑动方向上的导向配合行程，可有效避免中心管相对壳体运动的过程中卡滞。
[0010]
进一步地，所述第一进液孔设置在所述第一密封腔体的周向侧壁上，第一进液孔靠近空心管连接端，且远离钻管连接端。上述第一进液孔的位置设置可使中心管具有较大的收回行程，避免中心管缩回不到位。
[0011]
进一步地，所述第二进液孔设置在所述钻管连接端，且第二进液孔的延伸方向与所述中心管的滑动方向相同。上述第二进液孔的位置设置可使中心管具有较大的伸出行程，可避免中心管相对壳体伸出的过程中堵塞第二进液孔或者第二进液孔与第一密封腔体连通而导致中心管无法缩回。
[0012]
进一步地，所述第一进液孔和第二进液孔中均设置有过滤网。过滤网的设置可避免第一进液孔和第二进液孔堵塞，避免液态中的杂物进入到壳体内，影响中心管与壳体的密封配合，而且影响壳体与中心管的滑动装配。
[0013]
进一步地，所述中心管上套装有弹簧，且弹簧位于所述第二密封腔体内，以在中心管相对壳体伸出到位后，使弹簧一端顶压在所述活塞段上，另一端顶压在所述第二密封腔体的腔壁上，所述第二进液孔设置在所述钻管连接端。弹簧的设置可限制中心管伸出的长度，避免中心管伸出的过程中堵塞第二进液孔。
[0014]
进一步地，所述壳体外侧设置有扶正器。扶正器的设置便于整个钻管回收装置在井内的上下移动，避免钻管回收装置在井内卡滞。
[0015]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置采用如下技术方案：鱼骨刺井的钻进装置，包括钻管回收装置、钻管和钻头，钻头固定在钻管的悬伸端，钻管回收装置包括：壳体，用于下入到井内，具有中空的腔体；中心管，一端为用于与空心管连接的空心管连接端，另一端为用于与钻管连接的钻管连接端，滑动穿装在壳体上，中心管上设置有与腔体的内壁面密封滑动配合的活塞段，活塞段将腔体分隔为第一密封腔体和第二密封腔体，第一密封腔体处于第二密封腔体靠近空心管连接端的一侧，活塞段朝向第一密封腔体的端面面积小于朝向第二密封腔体的端面面积；第一进液孔，设置在第一密封腔体的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第一密封腔体；第二进液孔，设置在第二密封腔体的腔壁上，用于连通壳体外侧环空与第
二密封腔体。
[0016]
本发明的有益效果是：本发明的鱼骨刺井的钻进装置中，当需要对钻管进行回收时，向壳体外侧环空内打压，使液体分别从第一进液孔和第二进液孔中进入到第一密封腔体和第二密封腔体，以使第一密封腔体和第二密封腔体的压强相等，活塞段朝向第一密封腔体的端面面积小于朝向第二密封腔体的端面面积，所以第二密封腔体内的液体对活塞段的推力大于第一密封腔体内的液体对活塞段的推力，中心管段朝向第一密封腔体内移动，以实现钻管的回收，整个钻管回收过程操作简单，无需将中心管封堵，可简化鱼骨刺井钻管回收装置的结构。
[0017]
进一步地，第一密封腔体靠近空心管连接端的一侧设置有环形密封腔体，所述环形密封腔体沿所述中心管的滑动方向延伸布置，所述环形密封腔体沿中心管滑动方向的两端均与所述中心管密封配合，且所述环形密封腔体由壳体与所述中心管围成。环形密封腔体的设置可延长壳体与中心管在中心管滑动方向上的导向配合行程，可有效避免中心管相对壳体运动的过程中卡滞。
[0018]
进一步地，所述第一进液孔设置在所述第一密封腔体的周向侧壁上，第一进液孔靠近空心管连接端，且远离钻管连接端。上述第一进液孔的位置设置可使中心管具有较大的收回行程，避免中心管缩回不到位。
[0019]
进一步地，所述第二进液孔设置在所述钻管连接端，且第二进液孔的延伸方向与所述中心管的滑动方向相同。上述第二进液孔的位置设置可使中心管具有较大的伸出行程，可避免中心管相对壳体伸出的过程中堵塞第二进液孔或者第二进液孔与第一密封腔体连通而导致中心管无法缩回。
[0020]
进一步地，所述第一进液孔和第二进液孔中均设置有过滤网。过滤网的设置可避免第一进液孔和第二进液孔堵塞，避免液态中的杂物进入到壳体内，影响中心管与壳体的密封配合，而且影响壳体与中心管的滑动装配。
[0021]
进一步地，所述中心管上套装有弹簧，且弹簧位于所述第二密封腔体内，以在中心管相对壳体伸出到位后，使弹簧一端顶压在所述活塞段上，另一端顶压在所述第二密封腔体的腔壁上，所述第二进液孔设置在所述钻管连接端。弹簧的设置可限制中心管伸出的长度，避免中心管伸出的过程中堵塞第二进液孔。
[0022]
进一步地，所述壳体外侧设置有扶正器。扶正器的设置便于整个钻管回收装置在井内的上下移动，避免钻管回收装置在井内卡滞。
[0023]
进一步地，所述钻管由钛合金材料制成。由钛合金材料制成的钻管结构强度高、韧性好，可反复弯折，可避免钻管在回收的过程中折断。
[0024]
进一步地，所述钻管与所述中心管刚性密封连接。上述刚性密封连接，可避免在钻管水力破岩和在钻管回收过程中，钻管从所述中心管上脱落。
附图说明
[0025]
图1是本发明鱼骨刺井的钻进装置在实施例1中的结构示意图；图2是本发明鱼骨刺井的钻进装置在实施例2中的结构示意图；图3是本发明鱼骨刺井的钻进装置在实施例3中的结构示意图；图4是本发明鱼骨刺井的钻进装置在实施例4中的结构示意图；
图中：1-壳体，2-中心管，3-扶正器，4-钻管，5-钻头，6-活塞段，7-第一密封腔体，8-第二密封腔体，9-第一中心管段，10-第二中心管段，11-环形密封腔体，12-第一进液孔，13-第二进液孔，14-过滤网，15-弹簧，16-环形密封腔体，17-壳体，18-第一进液孔，19-第二进液孔，20-上壳体，21-下壳体。
具体实施方式
[0026]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0029]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0030]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例1：如图1所示，鱼骨刺井的钻进装置（以下简称钻进装置）包括壳体1和中心管2，壳体1外设置有扶正器3，用于下入到井下，壳体1呈圆柱形结构，且具有中空的圆柱形腔体，中心管2的一端为用于与空心管连接的空心管连接端，可通过该空心管连接端向中心管2内通入磨料射流，另一端为与钻管4连接的钻管连接端，具体的钻管4焊接在钻管连接端上。钻管4具有悬伸端，该悬伸端上焊接有钻头5，钻头5用于喷出磨料射流，以对岩层进行钻进。
[0031]
中心管2与圆柱形的壳体1同轴布置，且中心管2穿过壳体1，以使中心管2滑动穿装在壳体1上，中心管2在其滑动方向上与壳体1的两端密封配合，具体的，壳体1上与中心管2接触的位置处设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈，以通过密封圈实现壳体1与中心管2的密封配合。
[0032]
中心管2上设置有与壳体1中腔体的内壁面密封滑动配合的活塞段6，活塞段6的外周面上设置有密封槽，密封槽内设置密封圈，活塞段6通过密封圈与腔体的内壁面密封配合。活塞段6将腔体分隔为第一密封腔体7和第二密封腔体8，第一密封腔体7和第二密封腔体8均为由中心管2与壳体1围成的环形腔体，在中心管2的滑动方向上，第一密封腔体7处于第二密封腔体8的靠近空心管连接端的一侧。
[0033]
本实施例中，如图1所示，活塞段6的设置将中心管2在其滑动方向上分为第一中心管段9和第二中心管段10，第一中心管段9位于第二中心管段10的靠近空心管连接端的一侧，第一中心管段9的外径尺寸大于第二中心管段10的外径尺寸，以使活塞段6朝向第一密
封腔体7的端面面积小于朝向第二密封腔体8的端面面积。
[0034]
中心管2在壳体1上沿中心管2的轴线方向往复滑动，以实现中心管端部钻管4相对壳体1的伸出与收回。本实施例中，在第一密封腔体7的靠近空心管连接端的一侧设置有环形密封腔体11，环形密封腔体11设置有一个，且环形密封腔体11由中心管2与壳体1围成，环形密封腔体11沿中心管2的轴线延伸布置，以提高中心管2相对壳体1往复滑动过程中的导向性，可有效避免中心管2相对壳体1滑动过程中的卡滞。
[0035]
本实施例中，如图1所示，第一密封腔体7的腔壁上设置有第一进液孔12，第二密封腔体8的腔壁上设置有第二进液孔13，第一进液孔12用于连通第一密封腔体7和壳体1与井壁之间的壳体外侧环空，第二进液孔13用于连通第二密封腔体8和壳体1与井壁之间的壳体外侧环空。
[0036]
本实施例中，如图1所示，第一进液孔12设置在第一密封腔体7的周向侧壁上，第一进液孔12为圆形孔，且第一进液孔12的轴线沿壳体1径向延伸布置，第一进液孔12靠近空心管连接端，且远离钻管连接端，以避免中心管2相对壳体1缩回的过程中活塞段6堵塞第一进液孔12，并使中心管2相对壳体1具有较大的收回行程。第二进液孔13设置在钻管连接端，第二进液孔13为圆形孔，且第二进液孔13的轴线沿壳体1的径向延伸布置，第二进液孔13的位置设置可避免中心管2相对壳体1伸出的过程中活塞段6堵塞第二进液孔13，并使中心管2相对壳体1具有较大的伸出行程。
[0037]
本实施例中，如图1所示，第一进液孔12和第二进液孔13中均设置有过滤网14，以避免壳体外侧环空中的杂质进入到第一密封腔体7和第二密封腔体8内而影响中心管2相对壳体1的滑动。
[0038]
本实施例中，如图1所示，第二密封腔体8内设置有弹簧15，弹簧15套装在第二中心管段10上，弹簧15的一端顶压在活塞段6上，另一端顶压在第二密封腔体8的腔壁上，可限制中心管2相对壳体1伸出的长度，避免中心管2伸出的过程中堵塞第二进液孔13。
[0039]
本实施例中，如图1所示，钻进装置中的壳体1呈分体式设置，以实现中心管2与壳体1的滑动装配。具体的，壳体1包括上壳体20和下壳体21，上壳体20与下壳体21密封插装配合，且上壳体20与下壳体21之间通过螺纹连接，上壳体20下端设有外螺纹段，在外螺纹段上方设有密封插装段，密封插装段上设有密封槽，密封槽内设有密封圈，下壳体21上设有与上壳体20上的外螺纹段配合的内螺纹段，在内螺纹段的上方设有与密封插装段配合的密封插装配合段，密封插装配合段的内径尺寸大于内螺纹段的内径尺寸。在中心管2与壳体1装配的过程中，先将中心管2密封穿装在上壳体20中，然后将下壳体21密封套装在中心管2上，并使下壳体21与上壳体20密封插装配合且通过螺纹连接，以实现中心管2与壳体1的密封滑动装配。
[0040]
钻进装置工作的过程中，钻进装置下入到主井眼内的储层位置，向中心管2内通入磨料射流，磨料射流在钻管4上产生拉力，进而带动钻管4和中心管2相对壳体1伸出，并进入到储层内，对分支井进行射流钻进。本实施例中，钻管4采用钛合金材料制成，可反复折弯，以提高钻管4的强度。
[0041]
当分支井钻进完毕后，停止向中心管2内通入磨料射流，此时在弹簧15的作用下，中心管2向壳体1内收回一定距离，然后向壳体外侧环空内通入液体打压，液体通过第一进液孔12和第二进液孔13分别进入到第一密封腔体7和第二密封腔体8内，以使第一密封腔体
7和第二密封腔体8内的压力相等，由于活塞段6朝向第一密封腔体7的端面面积小于朝向第二密封腔体8的端面面积，第二密封腔体8内的液体对活塞段6的作用力为f1，第一密封腔体7内的液体对活塞段6的作用力为f2，f1>f2，所以中心管2相对壳体1朝向井口方向移动，在中心管2的带动下钻管4朝向主井眼方向回收，第一进液孔12靠近空心管连接端且远离钻管连接端，可使中心管2具有较长的收回行程。
[0042]
本发明钻进装置中，第一密封腔体7、第二密封腔体8均与中心管2的内部空间互不连通，在钻管4回收的过程中，无需设置对中心管2进行封堵的阀芯结构，可简化钻进装置的结构，便于钻进装置中钻管4的回收。
[0043]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例2：其与实施例1的区别在于：如图2所示，壳体17与中心管2围成的环形密封腔体16设置有两个，且沿中心管2的轴向间隔布置，以进一步提高中心管2相对壳体17相对滑动的导向性。
[0044]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例3：其与实施例1的区别在于：如图3所示，第一进液孔18和第二进液孔19分别设置有两个，且沿壳体的周向均匀间隔布置，各进液孔中均设置有过滤网14以提高中心管相对壳体滑动过程中的稳定性。
[0045]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例4：其与实施例1的区别在于：如图4所示，第二密封腔体内不设置弹簧，以简化整个钻进装置的结构，缩短钻进装置的装配时间。具体的，当分支井钻进完毕后，停止向中心管2内通入磨料射流，然后向壳体外侧环空内通入液体打压，液体通过第一进液孔12和第二进液孔13分别进入到第一密封腔体7和第二密封腔体8内，以使第一密封腔体7和第二密封腔体8内的压力相等，由于活塞段6朝向第一密封腔体7的端面面积小于朝向第二密封腔体8的端面面积，第二密封腔体8内的液体对活塞段6的作用力为f1，第一密封腔体7内的液体对活塞段6的作用力为f2，f1>f2，所以中心管2相对壳体1朝向井口方向移动，在中心管2的带动下钻管4朝向主井眼方向回收，实现钻管4的回收。
[0046]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例5：其与实施例1的区别在于：第一进液孔设置在第一密封腔体沿中心管延伸方向的中间位置，相应的第二进液孔设置在第二密封腔体的周向侧壁上，且位于第二密封腔体的沿中心管延伸方向的中间位置，弹簧满足中心管相对壳体伸出至极限位置时，活塞段位于第二进液孔的靠近井口侧，以使中心管相对壳体在小范围内伸出和收回，可确保整个钻进装置在工作过程中的结构稳定性。
[0047]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例6：其与实施例1的区别在于：第一进液孔与第二进液孔中不设置过滤网。
[0048]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例7：其与实施例1的区别在于：中心管与壳体之间仅设置第一密封腔体和第二密封腔体，不设置环形密封腔体，可实现中心管相对壳体的导向移动，同时可简化壳体的结构，便于壳体的加工。
[0049]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例8：其与实施例1的区别在于：钻管上设置有外螺纹，中心管上与钻管连接的相应位置设置内螺纹，内外螺纹相配合，以实现钻管与中心管的螺纹连接。
[0050]
本发明的鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例9：其与实施例1的区别在于：壳体包括壳本体和下盖体，下盖体整体为环形盖体，第二进液孔设置在下盖体上，环形盖体外周面设有外螺纹段，外螺纹段下方设有密封插装段，密封插装段的外周面上设有密封槽，密封槽内设有密封圈，壳本体下端设有内螺纹段，内螺纹段的下方设有与密封插装段密封配合的密封插装配合段，在壳体与中心管装配的过程中，先将中心管密封穿装在壳本体中，然后将下盖体密封套装在中心管上，并使下盖体与壳本体密封插装配合且通过螺纹连接，以实现中心管与壳体的密封滑动装配。
[0051]
本发明的鱼骨刺井的钻管回收装置的具体实施方式：本发明鱼骨刺井的钻管回收装置的结构与上述鱼骨刺井的钻进装置的具体实施例1至具体实施例9中钻管回收装置的结构相同，此处不再赘述。
[0052]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。