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水力喷射钻孔管柱及水力喷射钻孔方法与流程

2022-03-16 00:56:03 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及油田采油领域,尤其涉及一种水力喷射钻孔管柱及水力喷射钻孔方法。


背景技术:

2.水力喷射钻孔技术是一种增产工艺,先对井下指定层位套管进行开窗,之后钻孔管柱通过该窗口对地层形成长距离径向孔洞,可直接有效地沟通储层远端裂缝或井筒近井地带实现解堵,提高生产层段的渗透能力,使井间剩余油得到动用,实现增产增效。水力喷射钻孔技术可以应用于低渗透油田开发领域,如地质勘探、油井增产、改善注汽、注水效果等。
3.水力喷射钻孔主要包括套管开窗和地层钻孔,可以采用纯水射流方式进行井下钻孔,由于纯水的破岩能力有限,存在难以满足地下各种储层岩性的破岩效果的问题;同时开窗方式可以采用机械钻铣套管的方式,存在开窗成功率低的技术问题。作为对水力喷射钻孔技术的改进,提出磨料水力喷射钻孔技术,即在高压水射流液内,添加磨料,从而提高单位压力下水射流的破岩能力。
4.磨料水力喷射钻孔技术主要包括套管开窗和地层钻孔,通常情况下,套管开窗和地层钻孔为分步实施,在套管开窗完成后,再下入钻孔管柱。所下入钻孔管柱下端包括15m~100m的高压胶管,高压胶管刚性较弱,对于2000m~3000米左右的油井管柱,钻孔管柱下入难度较大,容易发生钻孔管柱在油井管柱内遇堵而无法下入。并且,套管开窗和地层钻孔分步实施,存在作业成本高、操作环节多,施工周期长、工艺管柱稳定性差等技术问题。


技术实现要素:

5.本发明的目的是提供一种水力喷射钻孔管柱及水力喷射钻孔方法,以缓解水力喷射钻孔作业中,钻孔管柱下入难度大,以及操作环节多和作业成本高的技术问题。
6.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
7.本发明提供一种水力喷射钻孔管柱,包括:外管柱和设于所述外管柱内的内管柱;
8.所述外管柱包括:
9.外管体,所述外管体的内壁设有从下往上分布的第一台阶和第二台阶;
10.连接于外管体的下端的导向器,其设有胶管行进通道;
11.所述内管柱包括:
12.喷嘴;
13.喷射胶管,其能够所述胶管行进通道内运动,所述喷嘴连接于所述喷射胶管的下端;
14.动作转换机构,所述动作转换机构包括销轴弹簧、连接于所述喷射胶管的上端的转换管体、和安装于所述转换管体的定位限行销轴,所述转换管体设于所述第一台阶与所述第二台阶之间,所述转换管体能够越过所述第一台阶,且能够被所述第二台阶阻挡;所述
销轴弹簧与所述定位限行销轴连接,使所述定位限行销轴具有向外伸出的趋势,以阻挡所述动作转换机构越过所述第一台阶;所述定位限行销轴能够在所述转换管体内通入砂浆液的情况下向内收缩;
15.连接于所述转换管体的上端的第一对接管;
16.第二对接管,所述第二对接管能够与所述第一对接管插接且实现连通;
17.内管柱下入油管,所述内管柱下入油管连接于所述第二对接管的上端且通过剪切销钉固接。
18.在优选的实施方式中,所述转换管体设有管体通道和销轴活塞腔,所述管体通道的上端与所述第一对接管相连通,所述管体通道的下端与所述喷射胶管相连通;所述销轴活塞腔与所述管体通道相连通,所述定位限行销轴安装于所述销轴活塞腔。
19.在优选的实施方式中,所述销轴活塞腔与所述管体通道之间设有过滤网。
20.在优选的实施方式中,所述第一对接管设有从上往下分布的第一插接孔和第二插接孔,所述第一插接孔的内径小于所述第二插接孔的内径;所述第二对接管设有插接头,所述插接头能向内收缩以越过所述第一插接孔,所述插接头能卡接于所述第二插接孔。
21.在优选的实施方式中,所述第一对接管设有位于所述第一插接孔的上方的密封孔,所述第二对接管具有位于所述插接头的上方的密封柱,所述密封柱的侧壁设有能与所述密封孔的内壁配合的密封圈。
22.在优选的实施方式中,所述第一对接管与所述转换管体之间连接有第一扶正器。
23.在优选的实施方式中,所述第一扶正器包括扶正管体、扶正弹簧和多个扶正块,所述扶正管体的两端分别与所述第一对接管和所述转换管体连接;所述扶正块连接于所述扶正管体,且能够沿所述扶正管体的径向移动,多个所述扶正管体绕所述扶正管体圆周分布;所述扶正弹簧与所述扶正块连接,能够驱使所述扶正块向外移动至与所述外管柱抵接。
24.在优选的实施方式中,所述第二对接管与所述内管柱下入油管之间设有第二扶正器。
25.在优选的实施方式中,所述内管柱下入油管的下端连接有下入油管下接头,所述第二对接管的上端连接有脱接接头,所述下入油管下接头能够插接于所述脱接接头;所述剪切销钉沿所述脱接接头的径向设置,且与所述下入油管下接头和所述脱接接头相连接。
26.在优选的实施方式中,所述外管体包括从上往下依次分布的对接外管、上行限位接箍、工装定位接箍和胶管外管,所述导向器连接于所述胶管外管的下端;所述第一台阶设于所述工装定位接箍与所述胶管外管之间,所述第二台阶设于所述上行限位接箍与所述工装定位接箍之间。
27.在优选的实施方式中,所述外管柱包括连接于所述外管体的下端的导向器壳体,所述导向器壳体设有径向贯穿的通槽,所述导向器固设于所述通槽内。
28.本发明提供一种水力喷射钻孔方法,采用上述的水力喷射钻孔管柱,所述水力喷射钻孔方法包括:
29.步骤s10,将所述喷嘴、所述喷射胶管、所述动作转换机构和所述第一对接管安装于所述外管柱内;
30.步骤s20,将所述外管柱下入至指定地层;
31.步骤s30,依次下入所述第二对接管和所述内管柱下入油管,使所述第二对接管与
所述第一对接管插接且连通;
32.步骤s40,向所述内管柱通入砂浆液,进入所述转换管体的砂浆液使所述定位限行销轴向内收缩,同时,砂浆液通过所述喷嘴向外喷射,对套管进行开窗;
33.步骤s50,推动内管柱下行,使所述喷嘴经过所开窗窗口进入地层进行钻孔。
34.在优选的实施方式中,所述水力喷射钻孔方法包括:步骤s60,上提所述内管柱,以使所述内管柱保持拉伸状态;步骤s60设于步骤s30与步骤s40之间。
35.本发明的特点及优点是:
36.使用该水力喷射钻孔管柱,可以先将外管柱和内管柱均下入至指定地层,然后进行套管开窗,再进行地层钻孔。
37.在管柱下入时,可以先将内管柱中的第一对接管、动作转换机构、喷嘴和喷射胶管,安装于外管柱中,随外管柱一起下入到指定地层;然后,将内管柱中的内管柱下入油管和第二对接管下入外管柱中,并与第一对接管对接,完成内管柱的组装;再向内管柱内通入砂浆液,进行套管开窗,接着进行地层钻孔。
38.内管柱中的内管柱下入油管的长度较长,该水力喷射钻孔管柱中,内管柱下入油管与外管柱可以分开进行下入;内管柱下入油管下入的过程中,可以与已下入的第一对接管、动作转换机构、喷嘴和喷射胶管实现对接,这样,便于将内管柱和外管柱顺利地下入指定地层。
39.喷射胶管刚性较弱,该水力喷射钻孔管柱中,喷射胶管和喷嘴与外管柱一起下入,可以减少发生遇堵而无法下入的情况。
40.在第二对接管与第一对接管对接的过程中,动作转换机构中的定位限行销轴处于伸出状态,可以阻止动作转换机构越过第一台阶,第一台阶为动作转换机构和第一对接管提供向上的支撑力,对接产生的冲击力作用于定位限行销轴和第一台阶,可以保障第二对接管与第一对接管顺利完成对接。
41.完成套管开窗后,内管柱需要向下移动,使喷嘴经过所开窗窗口进入地层进行钻孔。该水力喷射钻孔管柱在套管开窗及地层钻孔时,内管柱中通入了砂浆液,砂浆液流经动作转换机构,使定位限行销轴向内收缩,由于动作转换机构中的转换管体能够越过第一台阶,从而使动作转换机构可以向下越过第一台阶,此时,内管柱可以向下移动,以顺利地进行地层钻孔。
42.在开窗的过程中,定位限行销轴在砂浆液的作用下处于收缩状态,但由于转换管体能够被第二台阶阻挡,从而可以阻挡动作转换机构向上移动,将动作转换机构限位于第二台阶,为内管柱提供进行开窗所需的预紧力,使喷嘴的位置保持稳定。
43.完成钻孔后,停止通入砂浆液,定位限行销轴向外伸出,且由于转换管体能够被第二台阶阻挡,从而将动作转换机构、喷嘴和喷射胶管限位于第二台阶以下;上提内管柱,可以将内管柱下入油管与第二对接管之间的剪切销钉剪断,内管柱下入油管与第二对接管脱开,继续上提将内管柱下入油管提出;再上提外管柱,起出该水力喷射钻井管柱。采用该起出方式,便于顺利地完成管柱起出作业。
44.该水力喷射钻井管柱避免了在套管开窗完成后,再下入钻孔管柱的作业方式,而是先完成管柱下入作业后,再进行套管开窗和地层钻井,可以顺利地完成管柱下入作业与管柱起出作业,缓解了水力喷射钻孔作业中,钻孔管柱下入难度大,以及操作环节多和作业
成本高的技术问题。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1为本发明提供的水力喷射钻孔管柱第一种实施方式的结构示意图;
47.图2为图1中的a处的局部放大图;
48.图3为图1中的b处的局部放大图;
49.图4为图1中的c处的局部放大图;
50.图5为图1所示的水力喷射钻孔管柱中的动作转换机构的结构示意图;
51.图6为本发明提供的水力喷射钻孔管柱第二种实施方式中的内管柱的局部示意图的结构示意图;
52.图7为图1所示的水力喷射钻孔管柱在下入状态的上半部分的结构示意图;
53.图8为图1所示的水力喷射钻孔管柱在下入状态的下半部分的结构示意图;
54.图9为图1所示的水力喷射钻孔管柱在对接状态的上半部分的结构示意图;
55.图10为图1所示的水力喷射钻孔管柱在对接状态的下半部分的结构示意图;
56.图11为图1所示的水力喷射钻孔管柱在开窗状态的上半部分的结构示意图;
57.图12为图1所示的水力喷射钻孔管柱在开窗状态的下半部分的结构示意图;
58.图13为图1所示的水力喷射钻孔管柱在钻孔状态的上半部分的结构示意图;
59.图14为图1所示的水力喷射钻孔管柱在钻孔状态的下半部分的结构示意图;
60.图15为图1所示的水力喷射钻孔管柱在脱开状态的上半部分的结构示意图;
61.图16为图1所示的水力喷射钻孔管柱在脱开状态的下半部分的结构示意图;
62.图17为图1所示的水力喷射钻孔管柱中的导向器壳体的剖视图;
63.图18为图17的d-d向的剖视图;
64.图19为本发明提供的水力喷射钻孔方法的示意图。
65.附图标号说明:
66.1、外管柱;3、从下往上的方向;
67.10、外管体;11、第一台阶;12、第二台阶;
68.20、对接外管;21、上行限位接箍;22、工装定位接箍;23、胶管外管;
69.30、导向器;302、卡入式导向器;301、胶管行进通道;
70.31、导向器壳体;311、通槽;
71.32、导向器上接头;33、胶管导向环;34、导向器限位环;35、导向器定位扶正接头;
72.2、内管柱;
73.40、喷嘴;41、喷射胶管;
74.50、动作转换机构;
75.51、转换管体;511、管体通道;512、销轴活塞腔;
76.52、定位限行销轴;521、小径部;522、大径部;
77.53、销轴弹簧;54、销轴固定环;55、过滤网;
78.61、第一对接管;611、第一插接孔;612、第二插接孔;613、密封孔;
79.62、第二对接管;621、插接头;622、密封柱;623、密封圈;
80.70、内管柱下入油管;71、剪切销钉;72、下入油管下接头;73、脱接接头;
81.81、第一扶正器;811、扶正管体;812、扶正块;813、扶正弹簧;814、扶正上环;815、扶正下环;
82.82、第二扶正器;83、对接过渡管。
具体实施方式
83.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
84.实施例一
85.本发明提供了一种水力喷射钻孔管柱,如图1~图4所示,该水力喷射钻孔管柱包括:外管柱1和设于外管柱1内的内管柱2;外管柱1包括:外管体10和导向器30,外管体10的内壁设有沿从下往上的方向3分布的第一台阶11和第二台阶12;导向器30连接于外管体10的下端,且设有胶管行进通道301;内管柱包括:喷嘴40、喷射胶管41、动作转换机构50、第一对接管61、第二对接管62和内管柱下入油管70;喷射胶管41设于胶管行进通道301内,且能够胶管行进通道301内运动,喷嘴40连接于喷射胶管41的下端;动作转换机构50包括销轴弹簧53、连接于喷射胶管41的上端的转换管体51、和安装于转换管体51的定位限行销轴52,转换管体51设于第一台阶11与第二台阶12之间,转换管体51能够越过第一台阶11,且能够被第二台阶12阻挡;销轴弹簧53与定位限行销轴52连接,使定位限行销轴52具有向外伸出的趋势,以阻挡动作转换机构50越过第一台阶11;定位限行销轴52能够在转换管体51内通入砂浆液的情况下向内收缩;第一对接管61连接于转换管体51的上端的;第二对接管62能够与第一对接管61插接且实现连通;内管柱下入油管70连接于第二对接管62的上端且通过剪切销钉71固接。
86.使用该水力喷射钻孔管柱,可以先将外管柱1和内管柱均下入至指定地层,然后进行套管开窗,再进行地层钻孔。
87.如图7和图8所示,在管柱下入时,可以先将内管柱中的第一对接管61、动作转换机构50、喷嘴40和喷射胶管41,安装于外管柱1中,随外管柱1一起下入到指定地层;然后,如图9和图10所示,将内管柱中的内管柱下入油管70和第二对接管62下入外管柱1中,并与第一对接管61对接,完成内管柱的组装;如图11和图12所示,再向内管柱2内通入砂浆液,进行套管开窗,如图13和图14所示,接着进行地层钻孔。
88.内管柱2中的内管柱下入油管70的长度依据待作业井深而定,通常较长,该水力喷射钻孔管柱中,内管柱下入油管70与外管柱1可以分开进行下入;内管柱下入油管70下入的过程中,可以与已下入的第一对接管61、动作转换机构50、喷嘴40和喷射胶管41实现对接,这样,便于将内管柱和外管柱1顺利地下入指定地层。
89.喷射胶管41刚性较弱,该水力喷射钻孔管柱中,喷射胶管41和喷嘴40与外管柱1一
起下入,可以减少发生遇堵而无法下入的情况。
90.在第二对接管62与第一对接管61对接的过程中,动作转换机构50中的定位限行销轴52处于伸出状态,可以阻止动作转换机构50越过第一台阶11,第一台阶11为动作转换机构50和第一对接管61提供向上的支撑力,对接产生的冲击力作用于定位限行销轴52和第一台阶11,可以保障第二对接管62与第一对接管61顺利完成对接。
91.完成套管开窗后,内管柱需要向下移动,使喷嘴40经过所开窗窗口进入地层进行钻孔。该水力喷射钻孔管柱在套管开窗及地层钻孔时,内管柱中通入了砂浆液,砂浆液流经动作转换机构50,使定位限行销轴52向内收缩,由于动作转换机构50中的转换管体51能够越过第一台阶11,从而使动作转换机构50可以向下越过第一台阶11,此时,内管柱2的下行状态打开,可以向下移动使喷嘴40经过所开窗窗口进入地层,以顺利地进行地层钻孔。
92.在开窗的过程中,定位限行销轴52在砂浆液的作用下处于收缩状态,但由于转换管体51能够被第二台阶12阻挡,从而可以阻挡动作转换机构50向上移动,将动作转换机构50限位于第二台阶12,为内管柱2提供进行开窗所需的预紧力,使喷嘴40的位置保持稳定。
93.完成钻孔后,喷嘴40和喷射胶管41回缩到下入状态;停止通入砂浆液,定位限行销轴52向外伸出,且由于转换管体51能够被第二台阶12阻挡,从而将动作转换机构50、喷嘴40和喷射胶管41限位于第二台阶12以下;上提内管柱,可以将内管柱下入油管70与第二对接管62之间的剪切销钉71剪断,内管柱下入油管70与第二对接管62脱开,继续上提将内管柱下入油管70提出;再上提外管柱1,起出该水力喷射钻井管柱。采用该起出方式,便于顺利地完成管柱起出作业。
94.该水力喷射钻井管柱避免了在套管开窗完成后,再下入钻孔管柱的作业方式,而是先完成管柱下入作业后,再进行套管开窗和地层钻井,可以顺利地完成管柱下入作业与管柱起出作业,缓解了水力喷射钻孔作业中,钻孔管柱下入难度大,以及操作环节多和作业成本高的技术问题。
95.如图1和图4所示,胶管行进通道301的下端可以侧向延伸,喷射胶管41可以在胶管行进通道301中运动。胶管行进通道301的下端设有第三台阶,喷嘴40设有与第三台阶配合的第四台阶,通过第四台阶卡接于第三台阶,可以阻止喷嘴40向胶管行进通道301内运动,以对喷嘴40进行定位。喷射胶管41分别与转换管体51和喷嘴40采用密封管螺纹连接并密封,喷射胶管41长度可以依据钻进长度设计;优选地,该密封管螺纹为60
°
密封管螺纹。
96.在本发明的一实施方式中,外管体10包括从上往下依次分布的对接外管20、上行限位接箍21、工装定位接箍22和胶管外管23,导向器30连接于胶管外管23的下端;第一台阶11设于工装定位接箍22与胶管外管23之间,第二台阶12设于上行限位接箍21与工装定位接箍22之间。如图3所示,在初始状态,转换管体51安装于上行限位接箍21与胶管外管23之间,通过设定上行限位接箍21、工装定位接箍22和胶管外管23阀内壁尺寸,以及转换管体51的外径尺寸,可以实现使转换管体51能够越过第一台阶11,且能够被第二台阶12阻挡。通过设置第二台阶12,可以阻止内管柱向上移动;设置第一台阶11,可以通过内管柱2内的砂浆液来对内管柱2向下移动的自由度进行控制。
97.具体地,对接外管20两端为油管扣,对接外管20的上端用于与锚定器连接,对接外管20的下端与上行限位接箍21连接;上行限位接箍21、工装定位接箍22与胶管外管23之间采用油管扣连接,对接外管20可以与胶管外管23内通径相同,上行限位接箍21的内通径小
于胶管外管23内通径;工装定位接箍22的两端设有接箍;胶管外管23的两端为油管扣,胶管外管23的长度与钻进长度指标有关。对接外管20、上行限位接箍21、工装定位接箍22、胶管外管23以及导向器上接头32之间可以采用油管扣连接。该锚定器可以采用单向卡瓦固定,上提下放实现卡瓦锚定与解除锚定。
98.在本发明的一实施方式中,如图3所示,转换管体51设有管体通道511和销轴活塞腔512,管体通道511的上端与第一对接管61相连通,管体通道511的下端与喷射胶管41相连通;销轴活塞腔512与管体通道511相连通,定位限行销轴52安装于销轴活塞腔512,销轴活塞腔512内的砂浆液能够对定位限行销轴52产生向外的驱动力。
99.销轴活塞腔512沿转换管体51的径向设置,定位限行销轴52与销轴活塞腔512的侧壁滑动配合,且能在销轴活塞腔512内沿转换管体51的径向移动。进一步地,该动作转换机构50包括销轴固定环54,定位限行销轴52的底部设有用于安装销轴弹簧53的安装孔,销轴弹簧53沿转换管体51的径向设置于该安装孔中;如图3和图5所示,定位限行销轴52设计有台阶,形成小径部521和大径部522,大径部522的侧壁设计有用于与销轴活塞腔512的侧壁配合的o圈槽,o圈槽中设有密封用的o圈;销轴固定环54螺纹连接于销轴活塞腔512的开口处并o圈密封,定位限行销轴52的小径部521从销轴固定环54穿出,并且两者之间采用o圈密封,定位限行销轴52的大径部522将销轴活塞腔512分隔成两个相隔开的第一腔和第二腔,第一腔位于大径部522的内侧,第二腔位于大径部522的外侧,管体通道511与第二腔向连通,砂浆液流入第二腔,能推动定位限行销轴52向内移动。优选地,定位限行销轴52设计有一与第一腔连通的小孔,该小孔作为呼吸孔使用。更优选地,大径部522的两端面分别设计有凸台,用于防止液压抱死。如图5所示,管体通道511采用偏心设计,用于含有磨料的砂浆液通过。
100.进一步地,销轴活塞腔512与管体通道511之间设有过滤网55。砂浆液经过过滤网55进入销轴活塞腔512中的第二腔,达到作业时驱使定位限行销轴52缩回的目的。
101.在本发明的一实施方式中,如图2所示,内管柱下入油管70的下端连接有下入油管下接头72,第二对接管62的上端连接有脱接接头73,下入油管下接头72能够插接于脱接接头73;剪切销钉71沿脱接接头73的径向设置,且与下入油管下接头72和脱接接头73相连接。
102.具体地,内管柱下入油管70与下入油管下接头72螺纹连接并采用o圈进行密封;下入油管下接头72与脱接接头73采用脱接钉连接并o圈进行密封;脱接接头73与第二对接管62螺纹连接并采用o圈进行密封。
103.在本发明的一实施方式中,如图2所示,第一对接管61设有从上往下分布的第一插接孔611和第二插接孔612,第一插接孔611的内径小于第二插接孔612的内径;第二对接管62设有插接头621,插接头621能向内收缩以越过第一插接孔611,插接头621能卡接于第二插接孔612。具体地,插接头621可以包括多个圆周分布的对接爪,对接爪具有弹性,将插接头621插入第一插接孔611中,对接爪能向内收缩以越过第一插接孔611,进入第二插接孔612中,并且对接爪被阻止向第一插接孔611运动,插接头621卡接于第二插接孔612,以实现第一对接管61与第二对接管62的对接。
104.进一步地,第一对接管61设有位于第一插接孔611的上方的密封孔613,第二对接管62具有位于插接头621的上方的密封柱622,密封柱622的侧壁设有能与密封孔613的内壁配合的密封圈623。具体地,密封柱622的侧壁设计有密封槽,用于安装密封圈623。优选地,
密封孔613的上端设计有喇叭口,以便于第二对接管62实现对接。
105.在本发明的一实施方式中,第一对接管61与转换管体51之间连接有第一扶正器81。通过设置第一扶正器81,可以使第一对接管61的位置保持稳定,减少第一对接管61在外管柱1内发生偏斜,便于第二对接管62与第一对接管61对接上。如图3所示,转换管体51与第一扶正器81之间通过对接过渡管83连接;对接过渡管83与转换管体51螺纹连接并端面密封。
106.进一步地,第一扶正器81包括扶正管体811、扶正弹簧813和多个扶正块812,扶正管体811的两端分别与第一对接管61和转换管体51连接;扶正块812连接于扶正管体811,且能够沿扶正管体811的径向移动,多个扶正管体811绕扶正管体811圆周分布;扶正弹簧813与扶正块812连接,能够驱使扶正块812向外移动至与外管柱1抵接,以减少内管柱发生偏斜。具体地,扶正管体811与对接过渡管83螺纹连接并端面密封,第一对接管61与扶正管体811螺纹连接并o圈进行密封。
107.如图3所示,扶正管体811圆周方向设计有用于放置扶正块812的沉槽,扶正弹簧813安装于内管扶正块812的内侧。优选地,扶正块812圆周均匀排列四组,胀开后起到扶正作用。第一扶正器81还包括扶正上环814和扶正下环815,扶正上环814和扶正下环815分别与扶正管体811采用螺纹连接,扶正上环814和扶正下环815对扶正块812进行径向限位。
108.更进一步地,如图6所示,第二对接管62与内管柱下入油管70之间设有第二扶正器82,第二扶正器82对第二对接管62起到扶正作用,以减少第二对接管62在下入过程中发生偏斜,便于第二对接管62与第一对接管61对接上。
109.在本发明的一实施方式中,外管柱1包括连接于外管体10的下端的导向器壳体31,如图17和图18所示,导向器壳体31设有径向贯穿的通槽311,导向器30固设于通槽311内。采用该结构,可以方便导向器30与导向器壳体31之间的组装。在一些情况下,导向器30与导向器壳体31之间可以通过连接钉来实现固定;优选地,该连接钉垂直于导向器壳体31的轴向,且垂直于通槽311的贯穿方向。
110.如图4所示,外管柱1包括导向器上接头32、胶管导向环33、导向器限位环34和导向器定位扶正接头35。导向器壳体31两端为普通螺纹,分别与导向器上接头32和导向器定位扶正接头35连接,导向器上接头32与导向器壳体31之间普通螺纹连接,导向器定位扶正接头35与导向器壳体31螺纹连接,胶管外管23以及导向器上接头32之间采用油管扣连接;导向器定位扶正接头35的上端设计有实心台阶,该实心台阶嵌入导向器30下端的定位孔中,导向器定位扶正接头35的下侧设计有扶正。导向器限位环34套入导向器壳体31外,导向器限位环34包围导向器30,可以对导向器30进行径向限位;胶管导向环33插入导向器壳体31内,且与导向器30抵接,可以起到导向器30的圆周方向对位。
111.在本发明的一实施方式中,导向器30采用卡入式导向器302,喷嘴40采用卡入式喷嘴。该水力喷射钻孔管柱可以应用于具有套管的情况,也可以应用于裸井,直接钻孔。
112.实施例二
113.本发明提供一种水力喷射钻孔方法,采用上述的水力喷射钻孔管柱,如图19所示,该水力喷射钻孔方法包括:步骤s10,将喷嘴40、喷射胶管41、动作转换机构50和第一对接管61安装于外管柱1内;步骤s20,将外管柱1下入至指定地层;步骤s30,依次下入第二对接管62和内管柱下入油管70,使第二对接管62与第一对接管61插接且连通;步骤s40,向内管柱
通入砂浆液,进入转换管体51的砂浆液使定位限行销轴52向内收缩,同时,砂浆液通过喷嘴40向外喷射,对套管进行开窗;步骤s50,推动内管柱下行,使喷嘴40经过所开窗窗口进入地层进行钻孔,并不断前进,实现地层的长距离钻进。
114.使用该水力喷射钻孔管柱,可以先将外管柱1和内管柱2均下入至指定地层,然后进行套管开窗,再进行地层钻孔。在管柱下入的过程中,可以先将内管柱2中的第一对接管61、动作转换机构50、喷嘴40和喷射胶管41,安装于外管柱1中,随外管柱1一起下入到指定地层;然后,将内管柱2中的内管柱下入油管70和第二对接管62下入外管柱1中,并与第一对接管61对接,完成内管柱2的组装;再向内管柱2内通入砂浆液,进行套管开窗,接着进行地层钻孔。
115.该水力喷射钻井管柱避免了在套管开窗完成后,再下入钻孔管柱的作业方式,而是先完成管柱下入作业后,再进行套管开窗和地层钻井,可以顺利地完成管柱下入作业与管柱起出作业,缓解了水力喷射钻孔作业中,钻孔管柱下入难度大,以及操作环节多和作业成本高的技术问题。
116.在本发明的一实施方式中,该水力喷射钻孔方法包括:步骤s60,上提内管柱,以使内管柱保持拉伸状态;步骤s60设于步骤s30与步骤s40之间。采用上述水力喷射钻孔管柱,由于转换管体51的外径大于上行限位接箍21的内径,故上行限位接箍21承担了上行的力,而不会让喷射胶管41承力,有效的保护了喷射胶管41和喷嘴40。
117.该水力喷射钻孔方法可以采用图1所示的水力喷射钻孔装置,为了便于理解,下面举例对该水力喷射钻孔方法作具体说明。
118.步骤s10中,下入井下前,如图7和图8所示,钻孔管柱主要组成结构包括全部外管柱1以及部分内管柱,其中内管柱包括第一对接管61、第一扶正器81、对接过渡管83、动作转换机构50、喷射胶管41和喷嘴40,该部分内管柱在装配的时候内置于外管柱1中。
119.在无压力环境中,定位限行销轴52处于伸出状态,卡在工装定位接箍22和胶管外管23形成的第一台阶11处。定位限行销轴52设计可耐10-15t压力。
120.扶正块812由于扶正弹簧813的作用始终处于胀开状态,从而起到扶正作用,保证了第一对接管61处于中心位置。
121.步骤s20包括:外管柱1中的对接外管20的上端连接锚定器,并用普通油管下入到指定地层后,对外管柱1进行锚定。如图7和图8所示,水力喷射钻孔管柱处于下入状态。
122.步骤s30包括:从油管内依次下入第二对接管62、脱接接头73、下入油管下接头72和小直径油管,第二对接管62前端的对接爪越过第一插接孔611,进入第二插接孔612中后,上提内管柱,不脱开,即实现对接。在对接过程中,定位限行销轴52始终处于伸出状态,内管柱对接产生的冲击力完全作用在其上。完成对接后,上提内管柱,保持内管柱处于拉伸状态。如图9和图10所示,水力喷射钻孔管柱处于对接状态。
123.步骤s40包括:对接完成后,即可对地层进行径向钻孔作业。需要对套管进行开窗时,向内管柱中注入高压砂浆液,砂浆液经过内管柱向下流动,当经过动作转换机构50时,一部分砂浆液经过过滤网55进入销轴活塞腔512,推动定位限行销轴52回缩,从而打开内管柱下行空间;另一部分砂浆液经过动作转换的管体通道511,再经过喷射胶管41和喷嘴40实现对套管的开窗动作。如图11和图12所示,水力喷射钻孔管柱处于开窗状态。
124.步骤s50包括:开窗完成后,由于内管柱下行状态打开,此时地面推动内管柱下行,
喷嘴40经过所开窗窗口进入地层进行钻孔,形成沟通地层能量的有效孔洞。如图13和图14所示,水力喷射钻孔管柱处于钻孔状态。
125.钻孔完成后,上提内管柱,喷嘴40和喷射胶管41回缩到下入状态,进行复位;如图15和图16所示,由于内管柱2内压力消失,动作转换机构50上行至上行限位接箍21处;定位限行销轴52伸出,同时由于内径差,内管柱2卡在上行限位接箍21处。此时继续提高内管柱上提吨位,剪断剪切销钉71,从而提出内管柱上部分,完成内管柱脱开,继而可以提出内管柱2的上部分。完成内管柱2脱开后,即可上提外管柱1。如图15和图16所示,水力喷射钻孔管柱处于脱开与起出状态。
126.完成起出作管柱后,依照下入-对接-开窗-钻孔-脱开-起出工序,反复进行,即可对不同地层进行连续开窗和钻孔动作。
127.本发明一种水力喷射钻孔管柱及方法,无需投球和位移补偿,也无需开窗管柱和钻孔管柱两套工序分步实施即可实现对不同地层进行磨料水力径向钻孔作业,简化了工艺流程,操作简单、设计新颖、方便实用,满足现场施工工艺。
128.图示的尺寸为示意,管柱的实际长度根据钻孔长度要求进行配长。以上所述仅为本发明的几个实施例,本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
再多了解一些

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