CN105696961A - 一种承扭式连续管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气钻井领域，特别是套管开窗侧钻领域，提供一种承扭式连续管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案。该方案由锚定定向机构、底部钻具组合、承扭机构及配套工具组成。锚定定向机构位于底部，承受钻进过程中由钻具施加的轴向力和扭矩，引导钻头沿设计方向钻进；底部钻具组成位于锚定定向机构上端，钻进过程中磨铣套管、水泥环、岩石，沿设计方向钻出一段井眼。承扭机构在钻进过程中承受底部钻具产生的反扭矩，限制管柱转动，防止连续管承受扭矩。该方案结合连续管钻井和常规套管开窗侧钻的优点，为油田提高采收率，盘活老旧油井资产提供有效方法。
Description
技术领域
本发明涉及油气钻井领域，特别是一种应用于开窗侧钻工艺的承扭式连续管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具。
背景技术
连续油管钻井是20世纪90年代以来发展起来的热门技术，随着有关材料、设备的不断发展和改进，连续管普遍应用于石油钻井、压裂等领域，具有适应性好、提放速度快、成本低等优势。当前油田主要应用常规套管开窗侧钻工艺，预先在井下下入斜向器或段铣鞋套管，利用钻杆或油管连接开窗铣鞋在老井内侧钻出新井眼，实现老井利用、降低开发成本。充分利用连续管作业的优点，结合套管开窗侧钻工艺和连续管钻井工艺形成了连续管套管开窗侧钻作业方案，是提高当前油田采收率，降低作业成本的重要方法，具有广阔的市场前景。
连续管开窗侧钻底部钻具组合是连续管开窗侧钻的重要组成部分。常规转盘钻机、顶驱钻机或修井机侧钻工艺，使用钻杆或油管连续底部钻具组合，开窗过程中钻头钻压来源于钻铤的重量，铣鞋依靠转盘、顶驱、或动力钻具旋转磨铣套管，破碎过程中反扭矩由钻柱传递给地面钻机。因连续管的管壁较薄，作业过程中不承受扭矩和压重，需要在井下限制管柱旋转，常规开窗铣鞋钻具组合不能直接应用于连续管侧钻。
发明内容
鉴于将连续管应用于套管开窗侧钻工艺存在的关键问题，提出了一种承扭式连续管开窗侧钻工艺底部钻具组合及配套工具方案，该方案由承扭机构、底部钻具组合、锚定定向机构及配套工具组成。承扭机构由防扭短节、配重管、承扭短节、承扭套筒组成；底部钻具组合由动力钻具、上铣锥、柔性短节、下铣锥、开窗铣鞋组成。锚定定向机构由承扭套筒、斜向器组成；配套工具由连续管、连续管连接头、安全接头、配重管组成。所述连续管连接头、所述安全接头、所述防扭短节、所述配重管、所述承扭短节、所述动力钻具、所述上铣锥、所述柔性短节、所述下铣锥、所述开窗铣鞋之间依次通过螺纹连接，所述承扭套筒、斜向器之间通过螺钉连接或焊接。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，斜向器预先测量定向，锚定在侧钻段底端，承受轴向力和扭矩。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，斜向器通过上部斜面强制开窗钻头偏向套管，磨铣套管。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，承扭套筒与斜向器通过螺钉连接，作业过程不发生转动，与承扭短节通过键槽配合，限制钻具转动。其上部设计引导斜面，用于引导承扭短节转动。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，所述动力钻具为螺杆钻具或涡轮钻具或电动钻具。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，所述配重管为辅助施加钻压工具。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，所述承扭短节机构设计平键，下入过程中产生扭矩使承扭机构完整进入承扭套筒；与承扭套筒通过键槽配合承受底部钻具反扭矩，
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，所述防扭短节允许配重管、承扭短节、动力钻具、上铣锥、柔性短节、下铣锥、开窗铣鞋下放过程中旋转，防止扭矩传递至连续管。防扭短节内部设计密封机构，防止钻井液泄漏。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，安全接头为投球式滑套剪切释放短节。
如上所述承扭式连续油管开窗侧钻底部钻具组合及配套工具方案，其中，通过连续管提拉力控制钻压及钻速。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
本发明使用连续油管下入开窗钻具组合，减少常规起下钻过程接单根时间。作业过程中连续管不承受扭矩，易控制钻压。具有结构简单、工作可靠的特点。
附图说明
下面结合附图进一步详细说明本发明；
图1是本发明的用于承扭式连续管开窗侧钻底部钻具组合的结构示意图；
图2是本发明的实施方案的结构示意图。
其中，1、连续管2、连续管连接头3、安全接头4、防扭短节5、配重管6、承扭短节7、动力钻具8、上铣锥9、柔性短节10、下铣锥11、开窗铣鞋12、承扭套筒13、斜向器
具体实施方式
(1)将承扭套筒12与斜向器使用螺钉连接，下入油井预定层位定向锚定。
(2)将开窗铣鞋11、下铣锥10、柔性短节9、上铣锥8、动力钻具7、承扭短节6、配重管5、防扭短节4、安全接头3与连续管连接头2、连续管1依次连接。
(3)将安装完毕的底部钻具组合通过井口，平稳下入井中，钻具组合接近开窗层段时，严格控制下入速度，使开窗铣鞋进入承扭套筒。
(4)通过控制连续管下放速度，使承扭短节6在承扭套筒12引导面上旋转滑入承扭套筒12键槽内。
(5)观察钻机或作业车大钩载荷变化，载荷明显降低时，承扭短节6已完全进入承扭套筒12内，开窗铣鞋11接触斜向器13。
(6)地面开泵循环钻井液，动力钻具7输出扭矩，使上铣锥8、柔性短节9、下铣锥10、开窗铣鞋11旋转，磨铣套管。反扭矩由动力钻具依次传递给承扭短节6、承扭套筒12、斜向器13。
(7)通过控制大钩力控制钻压大小，调整开窗钻速，及底部钻具组合力学性能。
(8)钻进过程中缓慢下放连续管1，大钩力降低至某一定值不再变化，承扭短节6下行至承扭套筒12键槽底部，套管侧钻开窗过程结束。
(9)上提连续管，起出承扭式连续管开窗侧钻底部钻具组合。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本替换的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本替换保护的范围。
Claims (8)
1.一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，该方案由锚定定向机构、底部钻具组合、承扭机构及配套工具组成；锚定定向机构位于底部，承受钻进过程中由钻具施加的轴向力和扭矩；底部钻具组成位于锚定定向机构上端，钻进过程中磨铣套管、水泥环、岩石，沿设计方向钻出一段井眼；承扭机构在钻进过程中承受底部钻具产生的反扭矩，限制钻具转动，防止连续管承受扭矩。
2.如权利要求1所述一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，其特征在于：所述定向锚定机构由锚定器、斜向器、承扭套筒组成，预先下入井内定向锚定，承受轴向力和钻具扭矩。
3.如权利要求1所述一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，其特征在于：所述底部钻具组合由动力钻具、修窗铣锥、柔性短节、开窗铣鞋组成。
4.如权利要求3所述一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，其特征在于：所述柔性短节的作用是调整底部钻具组合力学性能，通过调整柔性短节抗弯刚度改变开窗铣鞋转角与侧向力。
5.如权利要求1所述一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，其特征在于：所述承扭机构由防扭短节、承扭短节组成。
6.如权利要求5所述一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，其特征在于：所述防扭短节安装在配重管与安全接头之间，允许连接的配重管、底部钻具组合在下入过程中旋转，防止将扭矩传递给连续管。
7.如权利要求5所述一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，其特征在于：所述承扭短节，与承扭套筒通过键槽配合，限制钻具转动，将钻具反扭矩依次传递给承扭套筒、斜向器、锚定器。
8.如权利要求1所述一种承扭式连续管开窗侧钻钻具组合及配套工具方案，其特征在于：所述配套工具由配重管、安全接头、连续管连接头组成，配重管用于辅助施加钻压，安全接头用于紧急丢手，连续管连接器用于连接上部连续管和下部防扭短节。
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