液压型开窗钻进一体化转向装置及其作业方法制造方法及图纸

技术编号：44925687 阅读：13 留言：0更新日期：2025-04-08 19:05

本发明专利技术为一种液压型开窗钻进一体化转向装置及其作业方法，该装置包括：夹持器，夹持器上设置开放空腔；转向器，转向器内设有用于钻井作业的第一通道和用于磨料射流开窗作业的第二通道，转向器的侧壁上设置钻进孔和开窗孔，开窗孔与钻进孔之间呈第一夹角设置；镖体液压机构，用于驱动转向器旋转切换开窗作业状态与钻进作业状态；包括液压外筒，液压外筒内套设液压内芯，液压内芯内设置镖体，镖体的侧壁上设置换向导柱；镖体能在钻井液压作用下向下移动、且在内换向轨道的作用下驱动液压外筒、夹持器和转向器旋转。本发明专利技术的镖体液压机构驱动转向器实现旋转换向，实现一次下钻同时完成预定位置的开窗作业和钻进作业，提高了侧钻径向井作业效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气钻探装备，尤其涉及一种液压型开窗钻进一体化转向装置及其作业方法。

技术介绍

1、超短半径侧钻水平井钻井技术(又称径向水平井钻井技术)是指在垂直井眼内，在超短半径条件下(也即，半径小于或等于300mm)由竖直方向转向水平方向，沿径向钻出呈辐射状分布的一口或多口水平井眼，在储层中构建出“一层多支、一井多层”的立体油气运移网络，能够极大提高油气运移效率、提高单井产量，另外对于油田未枯竭区剩余油气的开采和非常规油气田的开发具有很好的应用前景，因此转向装置的研制为此项技术的核心难点。此前研究的转向装置先后解决了超短半径条件下变向、套管内转向等问题，但仍有因转向轨道摩阻损失较大而限制了传递到井下的水力，从而导致了套管开窗困难的问题，也有因开窗与钻进作业需要分两次下管柱导致的效率低、成本高、开孔效果差等问题，同时也有转向器自进力消耗等问题，高性能转向装置的研发已成为制约水力喷射径向水平井技术发展的关键难题。

2、由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种液压型开窗钻进一体化转向装置及其作业方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种液压型开窗钻进一体化转向装置及其作业方法，解决井下开窗作业和转向钻进作业一体化施工作业的问题，本专利技术的镖体液压机构驱动转向器实现旋转换向，实现一次下钻同时完成预定位置的开窗作业和钻进作业，减少了起下钻次数，提高了侧钻径向井作业效率，实现井上可控制操作，更加高效实现套管开窗与喷射钻进。</p>

2、本专利技术的目的是这样实现的，一种液压型开窗钻进一体化转向装置，包括：

3、夹持器，所述夹持器上设置开放空腔；

4、转向器，设置于所述开放空腔内，所述转向器内设有用于钻井作业的第一通道和用于磨料射流开窗作业的第二通道，所述转向器的侧壁上设置与所述第一通道连通的钻进孔和与所述第二通道连通的开窗孔，所述开窗孔与所述钻进孔之间呈第一夹角设置；

5、镖体液压机构，用于驱动所述转向器旋转切换开窗作业状态与钻进作业状态；所述镖体液压机构包括能与所述夹持器连接的液压外筒，所述液压外筒的内壁上旋转设置内换向轨道，所述液压外筒内套设中空的液压内芯，所述液压内芯上设有竖向轨道，所述液压内芯内能滑动设置能溶解且中空的镖体，所述镖体的侧壁上设置换向导柱，所述换向导柱穿过所述竖向轨道后套设于所述内换向轨道内；所述镖体能在钻井液压作用下向下移动、且在所述内换向轨道的作用下驱动所述液压外筒、所述夹持器和所述转向器旋转。

6、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述液压内芯包括呈圆筒状设置的内芯本体，所述内芯本体的顶端设置多个周向间隔的、向上延伸的内芯翼，相邻2个所述内芯翼之间构成所述竖向轨道；所述内芯本体的侧壁下部设置径向贯通的内芯泄压孔，所述镖体上设置轴向贯通的镖体中心孔，所述镖体的侧壁下部设置径向贯通的镖体泄压孔，所述镖体在钻井液压作用下向下移动至所述镖体中心孔通过所述镖体泄压孔连通所述内芯泄压孔以完成泄压。

7、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述内芯本体的底端连接中空的喇叭头，所述喇叭头用于泄压时缓冲所述镖体液压机构所受冲击。

8、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述夹持器的上部设有导向块，所述导向块内设有自顶端向下设置且能与所述液压内芯的内腔连通的导向腔，所述导向腔内朝向所述第一通道倾斜设置导向斜面，所述导向斜面用于引导油管进入所述转向器的所述第一通道；所述导向腔的底端设置能与所述第二通道连通的导向连通孔和能与所述第一通道连通的导向槽。

9、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述液压外筒和所述夹持器之间通过外压帽密封连接，所述外压帽上设置压帽中心孔，所述压帽中心孔的顶端向下设置第一槽孔，所述压帽中心孔的底端向上设置第二槽孔，所述液压外筒的底端套设于所述第一槽孔内，所述液压内芯的底端套设于所述第一槽孔和所述第二槽孔之间的所述压帽中心孔内，所述外压帽的底端套设于所述夹持器内；所述夹持器的顶端向下设置器顶空腔，所述导向块套设于所述器顶空腔内。

10、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述器顶空腔的底端设置能与所述第一通道连通的第一器顶连通孔和能与所述第二通道连通的第二器顶连通孔；所述转向器的顶端设置第一通道接口和第二通道接口，所述第一通道接口连通所述第一器顶连通孔和所述第一通道，所述第二通道接口连通所述第二器顶连通孔和所述第二通道。

11、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第二通道包括第二通道竖直部，所述第二通道竖直部的底端连通设置径向贯通至所述开窗孔的喷嘴腔，所述喷嘴腔内设置开窗喷嘴；所述第一通道呈弯曲圆弧状设置。

12、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述液压型开窗钻进一体化转向装置还包括扭转机构，所述扭转机构包括扭转本体，所述扭转本体的外壁上旋转设置外换向轨道；所述夹持器的底端设置能沿所述外换向轨道旋转移动的换向单元。

13、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述夹持器的底端向上设置器底空腔，所述扭转本体的顶端向上延伸设置杆状连接结构，所述杆状连接结构的底端扣接底部堵头，所述杆状连接结构和所述底部堵头套设于所述器底空腔内；所述扭转本体的底端向内设置空心槽孔。

14、本专利技术的目的还可以这样实现，一种前述的液压型开窗钻进一体化转向装置的作业方法，包括：

15、步骤s1、将未投入镖体的液压型开窗钻进一体化转向装置下放至作业位置，封堵第一通道后注入磨料完成磨料射流开窗作业；

16、步骤s2、投入镖体，换向导柱穿过液压内芯的竖向轨道后套设于液压外筒的内换向轨道内；镖体在钻井液压作用下向下移动、且在内换向轨道的作用下驱动液压外筒、夹持器和转向器旋转；转向器旋转第一夹角使得钻进孔旋转至原开窗孔位置，完成开窗作业状态与钻进作业状态的转换；

17、步骤s3、转向器旋转换向后，下入连续油管通过第一通道进行钻进作业。

18、由上所述，本专利技术的液压型开窗钻进一体化转向装置及其作业方法具有如下

19、有益效果：

20、本专利技术的液压型开窗钻进一体化转向装置中，转向器内同时设置用于钻井作业的第一通道和用于开窗作业的第二通道，通过转动实现开窗作业状态与钻进作业状态的切换；本专利技术专有设计的镖体液压机构作为转向器的驱动结构，依靠该镖体液压机构实现装置转向；投入液压内芯内的镖体在钻井液压作用下向下移动、且在内换向轨道的作用下驱动液压外筒、夹持器和转向器旋转，使转向器完成转向，实现一次下钻同时完成预定位置的开窗作业和钻进作业，减少了起下钻次数，提高了侧钻径向井作业效率；镖体可溶解，完成开窗作业后返排时，镖体溶解。

21、本专利技术利用高压磨料射流开窗破岩方式持续进行径向水平钻进，由磨料射流开窗后，进行扭转操作，转向器使得钻进轨道与开窗孔连通，其操作简单且井上容易控制，井下转向成功后，地面能及时收到消息并且做出相应操作；在实际工程的复杂钻进操作中，将该工具用于其中，能够有效提高钻进效率；且本专利技术在井下钻出一个径向分支本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述液压内芯包括呈圆筒状设置的内芯本体，所述内芯本体的顶端设置多个周向间隔的、向上延伸的内芯翼，相邻2个所述内芯翼之间构成所述竖向轨道；所述内芯本体的侧壁下部设置径向贯通的内芯泄压孔，所述镖体上设置轴向贯通的镖体中心孔，所述镖体的侧壁下部设置径向贯通的镖体泄压孔，所述镖体在钻井液压作用下向下移动至所述镖体中心孔通过所述镖体泄压孔连通所述内芯泄压孔以完成泄压。

3.如权利要求2所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述内芯本体的底端连接中空的喇叭头，所述喇叭头用于泄压时缓冲所述镖体液压机构所受冲击。

4.如权利要求3所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述夹持器的上部设有导向块，所述导向块内设有自顶端向下设置且能与所述液压内芯的内腔连通的导向腔，所述导向腔内朝向所述第一通道倾斜设置导向斜面，所述导向斜面用于引导油管进入所述转向器的所述第一通道；所述导向腔的底端设置能与所述第二通道连通的导向连通孔和能与所述第一通道连通的导向槽。

5.如权利要求4所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述液压外筒和所述夹持器之间通过外压帽密封连接，所述外压帽上设置压帽中心孔，所述压帽中心孔的顶端向下设置第一槽孔，所述压帽中心孔的底端向上设置第二槽孔，所述液压外筒的底端套设于所述第一槽孔内，所述液压内芯的底端套设于所述第一槽孔和所述第二槽孔之间的所述压帽中心孔内，所述外压帽的底端套设于所述夹持器内；所述夹持器的顶端向下设置器顶空腔，所述导向块套设于所述器顶空腔内。

6.如权利要求5所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述器顶空腔的底端设置能与所述第一通道连通的第一器顶连通孔和能与所述第二通道连通的第二器顶连通孔；所述转向器的顶端设置第一通道接口和第二通道接口，所述第一通道接口连通所述第一器顶连通孔和所述第一通道，所述第二通道接口连通所述第二器顶连通孔和所述第二通道。

7.如权利要求2所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述第二通道包括第二通道竖直部，所述第二通道竖直部的底端连通设置径向贯通至所述开窗孔的喷嘴腔，所述喷嘴腔内设置开窗喷嘴；所述第一通道呈弯曲圆弧状设置。

8.如权利要求2所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述液压型开窗钻进一体化转向装置还包括扭转机构，所述扭转机构包括扭转本体，所述扭转本体的外壁上旋转设置外换向轨道；所述夹持器的底端设置能沿所述外换向轨道旋转移动的换向单元。

9.如权利要求8所述的液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，所述夹持器的底端向上设置器底空腔，所述扭转本体的顶端向上延伸设置杆状连接结构，所述杆状连接结构的底端扣接底部堵头，所述杆状连接结构和所述底部堵头套设于所述器底空腔内；所述扭转本体的底端向内设置空心槽孔。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的液压型开窗钻进一体化转向装置的作业方法，其特征在于，包括：

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【技术特征摘要】

1.一种液压型开窗钻进一体化转向装置，其特征在于，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：程康，李敬彬，黄中伟，钟侯，胡静茹，李欢，李锐，席冰，郭晨睿，李文彬，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：

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