可回收一体式自封井开窗侧钻工具的制作方法

1.本实用新型属于修井工具，特别涉及一种可回收一体式自封井开窗侧钻工具。


背景技术：

2.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。传统的开窗侧钻工具的导斜器和铣锥是两套独立的工具，为提高工作效率，公开号为cn102364029a和cn103195362 a均公开了一种一体式开窗侧钻工具。该一体式开窗侧钻工具将安装在传统的液压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，就是将导斜器和铣锥组合在一起，只需一次起下钻便可完成导斜器固定和铣锥开窗及修窗作业，可大大提高工作效率，降低施工成本和劳动强度。
3.但上述一体式开窗侧钻工具在使用过程中由于坐封锚定装置内有上、下两个锥形体，它的上锥形体小头朝上、下锥形体小头朝下，因此在坐封后受压时上锥形体与其外缘均布的卡瓦越压越紧，确保坐封锚定装置不能向下移动；而在受拉时下锥形体与其外缘均布的卡瓦越拉越紧，保证坐封锚定装置不能向上移动；所以该一体式开窗侧钻工具一旦坐封就不能取出来，也就是不可回收，因此该侧钻工具只能用于普通开窗侧钻井，不能用于钻侧钻分支井和鱼骨井，对于侧钻分支井和鱼骨井若开窗侧钻工具不能回收或回收失败，就会造成侧钻分支井或鱼骨井无法完井，甚至造成原井报废。
4.随着低碳环保理念的深入，可以大幅度提高单井产量的侧钻分支井和鱼骨井越来越受到油田欢迎，而钻侧钻分支井和鱼骨井都要求开窗侧钻工具的导斜器可以回收，因此现有的一体式开窗侧钻工具已无法完全满足市场需求。
5.同时由于上述两种开窗侧钻工具不具备封井功能，在侧钻过程中容易发生井漏、井涌甚至井喷，不仅浪费钻井液，而且有时使侧钻无法正常进行；为防止类似复杂情况发生，因此作业时要求先封井再侧钻。目前封井通常采用打水泥塞或下桥塞，这样不仅增加了作业时间，而且提高了侧钻成本。
6.为解决侧钻封井问题，公开号为cn207315276u的实用新型专利公开了一种自动封井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，在导斜器斜铁内设有连通铣锥下端和坐封锚定装置内腔的导液管，在坐封锚定装置下端连接有封隔体，在封隔体上设有由遇油遇水膨胀材料制成的封隔环，用于下钻后遇到油水自动膨胀实现封堵老井眼。这种开窗侧钻工具不仅不可回收，而且利用封隔环遇到油水自动膨胀起效时间长，一般需要3-6天才能完全膨胀达到封井效果，导致作业周期长、成本高。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有封井功能，作业周期短，能够在侧钻完井后实现全部回收，适用范围广的可回收一体式自封井开窗侧钻工具。
8.本实用新型的技术方案如下：
9.一种可回收一体式自封井开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥、导斜器斜铁、
坐封锚定装置和封井装置，所述坐封锚定装置包括缸套，设在缸套内的锥形体、限位管和卡瓦；其特殊之处是：
10.所述封井装置包括依次连接在缸套下端的连接头、活塞外管、止退管、密封套和封头，在活塞外管内设有中心杆和套在中心杆外面的活塞，中心杆上端与连接头固定连接，所述止退管与活塞外管通过螺纹连接，使钻井液进入活塞外管内位于连接头与活塞之间的第一环腔后能够推动活塞迫使止退管下移；所述第一环腔与限位管内腔连通，所述密封套套设在中心杆上并通过连接在中心杆下端的封头限位；
11.所述锥形体为一个且外径上小下大，所述限位管下端与连接头固定连接，限位管上部与锥形体通过螺纹连接，使钻井液进入缸套内位于锥形体下方的第二环腔后能够推动锥形体上移；所述卡瓦分为多个纵向卡瓦和径向卡瓦，纵向卡瓦和径向卡瓦交替布置且分别通过剪切螺钉沿圆周方向均布连接在锥形体外缘上部，用于在锥形体的推动下由缸套外壁伸出实现该导斜器的纵向和径向定位。
12.作为进一步优选，所述止退管与活塞外管通过细牙锯齿形螺纹连接，且止退管上的螺纹牙尖朝上，活塞外管内的螺纹牙尖朝下，在止退管外缘上部圆周均布有条形孔，使止退管具有弹性，以实现止退管下移后保持封井状态。
13.作为进一步优选，在中心杆上端设有流体通道，该流体通道是由相互垂直贯通的中心盲孔和径向孔连通而成，所述第一环腔通过流体通道与限位管内腔连通。
14.作为进一步优选，在中心杆中部外缘设有一个定位轴肩，所述活塞下移最大行程后卡在定位轴肩上，用于确保密封套达到满足封井要求的涨紧度，同时将钻井液压力传递到中心杆上，保证坐封锚定装置内腔的压力达到设计的坐封压力。
15.作为进一步优选，在活塞外管中部内壁设有定位卡沿，所述活塞上端卡在定位卡沿处。
16.作为进一步优选，所述纵向卡瓦和径向卡瓦分别为二个且对称连接在锥形体外缘两侧；在缸套内下部设有一个内卡沿，所述锥形体下端卡在内卡沿处。
17.作为进一步优选，所述限位管上部与锥形体通过细牙锯齿形螺纹连接，且限位管上的螺纹牙尖朝上，锥形体内的螺纹牙尖朝下，在限位管外壁上均布有多个沿其轴向布置的条形孔，用于将钻井液导入所述第二环腔内并使限位管具有弹性，确保坐封后实现对锥形体的限位。
18.作为进一步优选，在缸套内还设有射流管，射流管两端分别与导斜器斜铁和锥形体插接。
19.作为进一步优选，在所述铣锥上沿径向设有一个定位键，该定位键凸出铣锥内壁并与导斜器斜铁的斜面中心线对正；用于与确定导斜器斜铁斜面方位的测井仪上的键槽相匹配，以便于实现测井仪的定位。
20.作为进一步优选，所述铣锥压在导斜器斜铁的斜面上，导斜器斜铁的斜面上端与定位键分别位于铣锥的轴线两侧；在导斜器斜铁内设有连通铣锥内孔和坐封锚定装置内腔的导液管。
21.作为进一步优选，所述导斜器斜铁通过一个定位块卡在铣锥下部的弧形燕尾槽内，在定位块与铣锥之间设有紧固螺钉，在导斜器斜铁上端与铣锥之间设有定位螺钉。
22.作为进一步优选，在铣锥下端连接有铣锥头，在铣锥头上设有与铣锥内孔连通的
喷嘴孔，所述导液管上端插入喷嘴孔内。
23.作为进一步优选，在铣锥上对应定位螺钉处沿径向设有副水孔，在定位螺钉上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁与铣锥未脱开时所述的定位螺钉将副水孔堵死，在导斜器斜铁与铣锥脱开时即定位螺钉被剪断后，所述的铣锥内孔通过副水孔和定位螺钉的盲孔与外部导通。
24.本实用新型的有益效果是：
25.1、由于所述封井装置包括依次连接在缸套下端的连接头、活塞外管、止退管、密封套和封头，在活塞外管内设有中心杆和套在中心杆外面的活塞，打压坐封时钻井液进入活塞外管内位于连接头与活塞之间的第一环腔后能够推动活塞迫使止退管下移，因此能够压缩密封套使其变形外涨，将封井装置与侧钻井套管之间的环形空间堵死，从而实现自封井；因此能够避免在侧钻过程中发生井漏、井涌甚至井喷，节省钻井液，保证侧钻正常进行。
26.2、通过设在坐封锚定装置下端的封井装置能够封堵该开窗侧钻工具，使井内流体不能进入该开窗侧钻工具和钻具内腔，因此在下钻过程中钻杆不会喷出任何液体，更不存在压力激动，特别有利于清洁生产和环境保护；实现了采用该开窗侧钻工具侧钻无需先封井，减去了打水泥塞或下桥塞作业，消除了井漏、井涌甚至井喷的风险，既节省了作业时间和工作量，也节约了桥塞等材料，提高了侧钻效率和效益。
27.3、由于在坐封锚定装置的缸套内只有一个锥形体，在锥形体外缘上部沿圆周方向均布连接有交替布置的纵向卡瓦和径向卡瓦，不仅比传统的一体式开窗侧钻工具节省了一个锥形体和一组卡瓦，简化了结构，降低了制造成本；而且通过纵向卡瓦和径向卡瓦在锥形体的推动下由缸套外壁伸出卡在井壁上便可实现该坐封锚定装置的纵向和径向定位，使导斜器斜铁既不能转动也不能上下移动，坐封可靠，可以适用于各种井的开窗侧钻作业，适用范围广；只需一次起下钻便可完成导斜器斜铁固定和铣锥开窗及修窗作业，可大大提高工作效率。
28.4、由于在坐封锚定装置的缸套内只有一个锥形体且外径上小下大，因此当开窗侧钻完成后，通过打捞工具上提导斜器斜铁，便可通过缸套带动纵向卡瓦和径向卡瓦上行，同时通过连接头强行推动限位管在锥形体内跳扣上行，便可使卡在井壁上的纵向卡瓦和径向卡瓦松动解卡；同时通过中心杆和封头带动密封套同步上行，便可将该导斜器全部提出，可实现在完成侧钻作业后的全部回收，且回收后只需更换密封套便可重复使用，使用成本低。
附图说明
29.图1为本实用新型的结构示意图。
30.图2是图1的a-a剖视图。
31.图中：铣锥1，定位键2，定位螺钉3，定位块4，紧固螺钉5，铣锥头6，导液管7，导斜器斜铁8，射流管9，缸套10，纵向卡瓦11，剪切螺钉12，锥形体13，限位管14，条形孔141，连接头15，活塞外管16，活塞17，中心杆18，流体通道181，止退管19，条形孔191，密封套20，封头21，第一环腔22，第二环腔23，径向卡瓦24。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.如图1～图2所示，本实用新型涉及的一种可回收一体式自封井开窗侧钻工具，包括依次连接的空心铣锥1、导斜器斜铁8、坐封锚定装置和和封井装置，在所述铣锥1上沿径向设有一个定位键2，该定位键2凸出铣锥1内壁并与导斜器斜铁8的斜面中心线对正；该定位键2与确定导斜器斜铁8斜面方位的测井仪上的键槽相匹配，以便于实现测井仪的定位。
34.所述铣锥1压在导斜器斜铁8的斜面上部，导斜器斜铁8的斜面上端与定位键2分别位于铣锥1的轴线两侧；在导斜器斜铁8内设有连通铣锥1内孔和坐封锚定装置内腔的导液管7。在导斜器斜铁8上部沿径向插入并焊接有一个定位块4，所述导斜器斜铁8通过定位块4卡在设置于铣锥1下部的弧形燕尾槽内，在定位块4与铣锥1之间沿铣锥1径向连接有紧固螺钉5，在导斜器斜铁8上端与铣锥1之间沿铣锥1径向连接有定位螺钉3。
35.在铣锥1上对应定位螺钉3处沿径向设有副水孔，在定位螺钉3上设有与副水孔连通的盲孔，在导斜器斜铁8与铣锥1未脱开时所述的定位螺钉3将副水孔堵死，在导斜器斜铁8与铣锥1脱开时即定位螺钉3被剪断后，所述的铣锥1内孔通过副水孔和定位螺钉3的盲孔与外部导通。
36.在铣锥1下端通过螺纹连接有铣锥头6，在铣锥头6上设有与铣锥内孔连通的喷嘴孔，所述导液管7上端由导斜器斜铁8的斜面上部穿出并插入喷嘴孔内。
37.所述的坐封锚定装置包括通过螺纹固接在导斜器斜铁8下端外缘的缸套10，在缸套10内设有射流管9、空心的锥形体13、限位管14和卡瓦，所述射流管9上端插入固定在导斜器斜铁8下端中心孔内，并与所述导液管7下端相互插接；射流管9下端与锥形体13的中心孔间隙配合插接，在射流管9与锥形体13之间以及在锥形体13下端与缸套10之间分别设有o型密封圈；
38.所述锥形体13为一个且外径上小下大，在缸套10内下部设有一个内卡沿，锥形体13通过滑动配合安装在缸套10内且下端卡在内卡沿处；所述限位管14上部与锥形体13内孔通过细牙锯齿状螺纹活动连接，且限位管14上的锯齿形螺纹牙尖朝上，锥形体内的螺纹牙尖朝下，使钻井液进入缸套内位于锥形体13下方的第二环腔后能够推动锥形体13在限位管14上发生滑扣上移；在限位管14外壁上圆周均布有多个分别沿其轴向布置的条形孔141，用于将钻井液导入所述第二环腔23内并使限位管14具有弹性，确保坐封后实现对锥形体13的限位；
39.所述卡瓦分为多个纵向卡瓦11和径向卡瓦24，纵向卡瓦11和径向卡瓦24的内壁为弧形锥面且与锥形体13的外缘锥面相互配合，纵向卡瓦11和径向卡瓦24交替布置且分别通过剪切螺钉12沿圆周方向均布连接在锥形体13外缘上部，用于在锥形体13的推动下由缸套外壁伸出卡在井壁上实现该导斜器的纵向和径向定位。本实施例中所述纵向卡瓦11和径向卡瓦24分别为二个且对称连接在锥形体13外缘前后和左右两侧，在缸套10外壁上对应每个卡瓦处分别设有矩形开口，径向卡瓦24和纵向卡瓦11分别插入对应的矩形开口内，使径向卡瓦24和纵向卡瓦11在锥形体13的上移挤压下可由缸套10外壁伸出。
40.所述封井装置包括依次同轴连接在缸套下端的空心连接头15、活塞外管16、止退管19、密封套20和封头21，所述缸套10和限位管下端分别与连接头15的外缘和内孔通过螺
纹固定连接，在活塞外管16内设有中心杆18和套在中心杆18外面的活塞17，该活塞17与中心杆18上部和活塞外管16内腔分别通过滑动间隙配合，在活塞17外缘上端与活塞外管16之间以及在活塞17内孔下端与中心杆18之间分别设有密封圈，用于提高第一环腔的密封性；所述活塞外管16上端与连接头15下端外缘通过螺纹连接并焊接，中心杆18上端与连接头15内孔通过螺纹固定连接，所述止退管19外缘为阶梯状且上部与活塞外管16通过细牙锯齿形螺纹连接，且止退管19上的螺纹牙尖朝上，活塞外管16内的螺纹牙尖朝下，使钻井液进入活塞外管16内位于连接头15与活塞17之间的第一环腔22后能够推动活塞17迫使止退管19与活塞外管16发生滑扣而下移；所述第一环腔22与限位管内腔连通，所述密封套20为橡胶套，其套设在中心杆18上并通过螺纹连接且焊接在中心杆18下端的封头21限位；
41.在止退管19外缘上部圆周均布有条形孔191，使止退管19具有弹性，以实现止退管19下移后保持封井状态。在中心杆18上端设有流体通道181，该流体通道181是由设在中心杆18上端且相互垂直贯通的中心盲孔和径向孔连接而成，所述第一环腔22通过流体通道181与限位管内腔连通。在活塞外管16中部内壁设有定位卡沿，所述活塞17上端卡在定位卡沿处。在中心杆18中部外缘设有一个定位轴肩，所述活塞17下移最大行程后卡在定位轴肩上，用于确保密封套20达到满足封井要求的涨紧度，同时将钻井液压力传递到中心杆18上，保证坐封锚定装置内腔的压力达到设计的坐封压力。
42.作业时，具体操作步骤如下：
43.1、将该开窗侧钻工具通过铣锥1与钻具连接并下到井内预定位置，需要定向的侧钻井直接下测井仪，测井仪引子的键槽坐在定位键2上开始定向操作，完成导斜器斜铁8方位摆放后取出测井仪，通过钻具连接方钻杆或顶驱即可开泵打压。
44.2、开泵打压后，高压钻井液依次通过钻具内孔进入铣锥1、导液管7、射流管9、限位管14、连接头15的内孔，到达中心杆18上端的中心盲孔内开始憋压，使钻具内充满高压钻井液；坐封时钻井液通过条形孔进入第二环腔内，推动锥形体13与限位管14发生“滑扣”上移；同时钻井液通过流体通道181进入第一环腔22，推动活塞17迫使止退管19与活塞外管16发生滑扣而下移，从而压缩密封套20使其变形外涨，当活塞17下移最大行程后卡在定位轴肩上，此时密封套20达到设计的涨紧度，将封井装置与侧钻井套管之间的环形空间堵死，从而实现自封井；
45.3、封井后，进入第二环腔23内的钻井液压力继续升高，最终达到设计的坐封压力22mpa以上后推动锥形体13将剪切螺钉12剪断，并将径向卡瓦24和纵向卡瓦10挤出缸套后卡到井壁上实现坐封；当泵压达到预定值时，停泵稳压30秒。
46.4、泄压后正转钻具，此时由于止退管19上的螺纹牙尖朝上，锥形体内的螺纹牙尖朝下，因此止退管19和锥形体13移动后不会回退，从而保持封井和坐封状态。钻具旋转时带动铣锥1旋转将紧固螺钉5和定位螺钉3剪断，从而打开副水孔，同时弧形燕尾槽脱离定位块4；继续旋转钻具，导液管14在铣锥1喷嘴孔出口处被拧断而使喷嘴孔自然形成铣锥1喷嘴，此时导斜器斜铁8和铣锥1完全脱开，便可重新开泵循环钻井液，旋转钻具并施加钻压进行开窗侧钻。
47.开窗过程中，一旦铣锥1前端的喷嘴孔被地层或水泥憋堵，通过副水孔便会释放一部分钻井液，从而避免了憋泵。开窗完成后起钻提出铣锥1，然后下钻头便可进行侧钻后续作业。由于在开窗和侧钻全程中导斜器斜铁只受压力和扭力，通过径向卡瓦和纵向卡瓦卡
在井壁上能够保证该导斜器的圆周方向和纵向位置固定不动，可以确保顺利完成侧钻。
48.5、开窗侧钻完成后，使用打捞工具打捞即可回收该开窗侧钻工具的剩余部分。即使用母锥在导斜器斜铁8上部造扣后上提，导斜器斜铁8拉动缸套10上行，缸套10通过连接头15强行推动限位管18在锥形体17内发生“跳扣”而上行，同时缸套10又带动纵向卡瓦11和径向卡瓦24上行，由于锥形体13小头在上，也就是纵向卡瓦11和径向卡瓦24向锥形体13小头上方滑动，从而使卡在井壁上的纵向卡瓦11和径向卡瓦24逐渐松动而实现解卡，解卡后通过中心杆和封头带动密封套同步上行，便可将导斜器斜铁8连带坐封锚定装置和和封井装置全部提出，实现了该开窗侧钻工具的全部回收，回收后只需更换密封套便可重复使用。
49.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。