CN103437703B - 一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田采油工程技术领域，属于一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置。本发明是为了克服现有的几种射孔、钻孔设备存在着装置漏电等安全隐患而设计的。它主要由丝杠（2）、齿轮（3）、轴承（4）、轴承座（5）、限位盖（6）、步进电机座（7）、轴承压盖（8）、丝杠下接头（9）、游动活塞（10）、大活塞缸（12）、光管（13）、步进电机轴套（14）、内六角螺栓（15）、电缆连接线（16）、步进电机（17）、上位计算机（18）、固定活塞（22）、旋转接头（23）、丝杠下接头（24）、接箍（25）、油管（26）、压力计接头（27）、压力计（28）、加压泵（29）、定位接头（30）、钻枪主体（31）、套管开窗器（40）和砂岩开孔器（70）组成。该装置具有控制简单、精确、不损伤套管、可以钻深孔等优点。
Description
技术领域：本发明涉及油田采油工程技术领域，属于一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置。
背景技术：目前，油田应用的淹没型定点磨料射孔设备，包括泵车、混沙车、灌车及井下射孔设备，该套设备成本比较高，并且射孔深度受围压的影响较大，对套管有很大程度的损伤；水力深穿透射流射孔技术是近年来发展起来的一种用于油田改造的射孔技术，也是是油田应用的一种增产改造工艺，但是水力深穿透射流射孔设备结构也比较复杂，主要包括地面泵车、罐车及井下射孔机，由于该设备结构复杂，在施工过程中对水质要求苛刻，冬季无法施工作业，造成了现场施工成功率低，并且在近井地带形成了压实带，大大降低了油水井近井地带的导流能力。油水井油层定点深穿透水平钻孔装置(公告号：CN101158271)中，是通过动力电缆以载波的形式将地面控制信号传递给井下水平钻孔机，通过井下水平钻孔机来实现钻头、软轴的旋转及钻头的进给，并对转速、钻压、进给速度进行调节，同时将井下水平钻孔机的钻压、转矩、转速等测试反馈信号传递到地面上的计算机上，但在现场操作过程中实用的电压为1KV，存在着装置漏电等安全隐患。为了克服现有的几种射孔、钻孔设备的不足，本发明提供一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置。
发明内容：本发明的目的是设计了采用液压提供动力，可在套管、水泥环及储层中钻出孔眼深、孔径大、没有压实带的水平孔的一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置。
本发明的技术方案是：本发明主要由上接头、丝杠、齿轮、轴承、轴承座、限位盖、步进电机座、轴承压盖、丝杠下接头、游动活塞、中接头、大活塞缸、光管、步进电机轴套、内六角螺栓、电缆连接线、步进电机、上位计算机、“O”型密封圈、下接头)、固定活塞、旋转接头、丝杠下接头、接箍、油管、压力计接头、压力计、加压泵、定位接头、钻枪主体、套管开窗器和砂岩开孔器组成；其中上接头的下端与丝杠上端螺纹连接，丝杠的下端与丝杠下接头螺纹连接，齿轮与丝杠螺纹连接，轴承套装在丝杠上，并定位在轴承座上，轴承座与中接头螺纹连接，步进电机座套装在轴承座上，限位盖与轴承座螺纹连接，并对步进电机座限位，轴承套装在丝杠上，并通过轴承压盖限位，轴承压盖与齿轮螺纹连接，丝杠下接头的下端与光管的上端螺纹连接，游动活塞套装在光管上，游动活塞与大活塞缸、光管通过“O”型密封圈密封，中接头下端与大活塞缸油管螺纹连接，步进电机轴套与齿轮连接，步进电机座与步进电机之间通过内六角螺栓连接固定，步进电机与上位计算机通过电缆连接线连接，大活塞缸的下端与下接头的上端通过油管螺纹连接，下接头的下端与旋转接头的上端螺纹连接，旋转接头的下端与油管油管螺纹连接，旋转接头与下接头之间通过“O”型密封圈密封，泄压接头与下接头的侧面螺纹连接，固定活塞套装在光管上，并安装在下接头的内部，固定活塞与光管、下接头之间通过“O”型密封圈密封，光管的下端与丝杠下接头上端螺纹连接，丝杠下接头的下端与接箍油管螺纹连接，接箍与套管开窗器或砂岩开孔器油管螺纹连接，定位接头套装在油管里，油管与钻枪主体油管螺纹连接，钻枪主体内带有“？”型软轴通道，压力计接头左端与下接头侧面螺纹连接，压力计接头右端与压力计螺纹连接，加压泵与下接头侧面螺纹连接。
套管开窗器由“O”型密封圈、接箍、油管、上接头、中心管、限位座、螺杆钻具保护套、螺杆钻、变扣接头、传动杆、连接接头、软轴保护套、实心软轴、导向接头、微型钻头组成；其中油管与上接头上端油管螺纹连接，上接头下端与中心管上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈密封，限位座套装在中心管上，并通过定位台阶定位，中心管下端与螺杆钻上端油管螺纹连接，螺杆钻下端与变扣接头油管螺纹连接，变扣接头与传动杆上端油管螺纹连接，传动杆下端与实心软轴的上端螺纹连接，实心软轴与微型钻头螺纹连接，限位座与螺杆钻具保护套上端通过螺纹连接，螺杆钻具保护套下端与接箍油管螺纹连接，接箍与油管上端油管螺纹连接，油管下端与连接接头上端油管螺纹连接，连接接头下端与软轴保护套上端螺纹连接，软轴保护套下端与导向接头上端螺纹连接，导向接头下端通过其锥面定位于定位接头的定位面处。
砂岩开孔器由轴承、“O”型密封圈、接箍、油管、轨道短接、轨道销钉座、轨道销钉、定位外套、密封接头、转轴外套、弹簧、转轴、剪断销钉座、剪断销钉、螺旋杆、螺旋母、变径接头、转换接头、高压软管、软管保护套、导向帽、喷嘴组成；其中接箍与轨道短接上端油管螺纹连接，轨道短接下端与密封接头上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈密封，弹簧套装在转轴的上端，转轴外套与轴承分别套装在转轴的下端，密封接头下端与转轴外套上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈密封，轴承与弹簧依次套装在转轴的中端，转轴下端与剪断销钉座上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈密封，轨道销钉座套装在轨道短接上，并通过轨道销钉限位，轨道销钉座与定位外套上端螺纹连接，定位外套与剪断销钉座之间通过剪断销钉定位，剪断销钉座下端与螺旋杆螺纹连接，并通过“O”型密封圈密封，定位外套下端与螺旋母上端螺纹连接，螺旋母下端与变径接头上端螺纹连接，变径接头下端与软管保护套上端螺纹连接，软管保护套下端与导向帽螺纹连接，螺旋杆与螺旋母通过“T”型螺纹连接，螺旋杆下端与转换接头上端油管螺纹连接，转换接头下端与高压软管上端螺纹连接，高压软管下端与喷嘴螺纹连接。
本发明与已有技术相比具有如下有益效果：由于采取上述方案，可在套管、水泥环及储层中钻出孔眼深、孔径大、没有压实带的水平孔，消除常规射孔造成的压实带，具有控制简单、不损伤套管、可以钻深孔等优点。
附图说明：图1、图2、图3从上到下顺序连接后是本发明的结构示意图；
图4、图5从上到下顺序连接后是套管开窗器40的结构示意图；
图6、图7从上到下顺序连接后是砂岩开孔器70的结构示意图。
具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1-图3所示，本发明主要由上接头1、丝杠2、齿轮3、轴承4、轴承座5、限位盖6、步进电机座7、轴承压盖8、丝杠下接头9、游动活塞10、中接头11、大活塞缸12、光管13、步进电机轴套14、内六角螺栓15、电缆连接线16、步进电机17、上位计算机18、“O”型密封圈19、下接头20、固定活塞22、旋转接头23、丝杠下接头24、接箍25、油管26、压力计接头27、压力计28、加压泵29、定位接头30、钻枪主体31、套管开窗器40和砂岩开孔器70组成；其中上接头1的下端与丝杠2上端螺纹连接，丝杠2的下端与丝杠下接头9螺纹连接，齿轮3与丝杠2螺纹连接，轴承4套装在丝杠2上，并定位在轴承座5上，轴承座5与中接头11螺纹连接，步进电机座7套装在轴承座5上，限位盖6与轴承座5螺纹连接，并对步进电机座7限位，轴承4套装在丝杠2上，并通过轴承压盖8限位，轴承压盖8与齿轮3螺纹连接，丝杠下接头9的下端与光管13的上端螺纹连接，游动活塞10套装在光管13上，游动活塞10与大活塞缸12、光管13通过“O”型密封圈19密封，中接头11下端与大活塞缸12油管螺纹连接，步进电机轴套14与齿轮3连接，步进电机座7与步进电机17之间通过内六角螺栓15连接固定，步进电机17与上位计算机18通过电缆连接线16连接，大活塞缸12的下端与下接头20的上端通过油管螺纹连接，下接头20的下端与旋转接头23的上端螺纹连接，旋转接头23的下端与油管26油管螺纹连接，旋转接头23与下接头20之间通过“O”型密封圈19密封，泄压接头21与下接头20的侧面螺纹连接，固定活塞22套装在光管13上，并安装在下接头20的内部，固定活塞22与光管13、下接头20之间通过“O”型密封圈19密封，光管13的下端与丝杠下接头24上端螺纹连接，丝杠下接头24的下端与接箍25油管螺纹连接，接箍25与套管开窗器40或砂岩开孔器70油管螺纹连接，定位接头30套装在油管26里，油管26与钻枪主体31油管螺纹连接，钻枪主体31内带有“？”型软轴通道31，压力计接头27左端与下接头20侧面螺纹连接，压力计接头27右端与压力计28螺纹连接，加压泵29与下接头20侧面螺纹连接。
由图4和图5所示，套管开窗器40由“O”型密封圈19、接箍25、油管26、上接头41、中心管42、限位座43、螺杆钻具保护套44、螺杆钻45、变扣接头46、传动杆47、连接接头48、软轴保护套49、实心软轴50、导向接头51、微型钻头52组成；其中油管26与上接头41上端油管螺纹连接，上接头41下端与中心管42上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈19密封，限位座43套装在中心管42上，并通过定位台阶定位，中心管42下端与螺杆钻45上端油管螺纹连接，螺杆钻45下端与变扣接头46油管螺纹连接，变扣接头46与传动杆47上端油管螺纹连接，传动杆47下端与实心软轴50的上端螺纹连接，实心软轴50与微型钻头52螺纹连接，限位座43与螺杆钻具保护套44上端通过螺纹连接，螺杆钻具保护套44下端与接箍25油管螺纹连接，接箍25与油管26上端油管螺纹连接，油管26下端与连接接头48上端油管螺纹连接，连接接头48下端与软轴保护套49上端螺纹连接，软轴保护套49下端与导向接头51上端螺纹连接，导向接头51下端通过其锥面定位于定位接头30的定位面处。
由图6和图7所示，砂岩开孔器70由轴承4、“O”型密封圈19、接箍25、油管26、轨道短接71、轨道销钉座72、轨道销钉73、定位外套74、密封接头75、转轴外套76、弹簧77、转轴78、剪断销钉座79、剪断销钉80、螺旋杆81、螺旋母82、变径接头83、转换接头84、高压软管85、软管保护套86、导向帽87、喷嘴88组成；其中接箍25与轨道短接71上端油管螺纹连接，轨道短接71下端与密封接头75上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈19密封，弹簧77套装在转轴78的上端，转轴外套76与轴承4分别套装在转轴78的下端，密封接头75下端与转轴外套76上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈19密封，轴承4与弹簧77依次套装在转轴78的中端，转轴78下端与剪断销钉座79上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈19密封，轨道销钉座72套装在轨道短接71上，并通过轨道销钉73限位，轨道销钉座72与定位外套74上端螺纹连接，定位外套74与剪断销钉座79之间通过剪断销钉80定位，剪断销钉座79下端与螺旋杆81螺纹连接，并通过“O”型密封圈19密封，定位外套74下端与螺旋母82上端螺纹连接，螺旋母82下端与变径接头83上端螺纹连接，变径接头83下端与软管保护套86上端螺纹连接，软管保护套86下端与导向帽87螺纹连接，螺旋杆81与螺旋母82通过“T”型螺纹连接，螺旋杆81下端与转换接头84上端油管螺纹连接，转换接头84下端与高压软管85上端螺纹连接，高压软管85下端与喷嘴(88)螺纹连接。
砂岩开孔器70所使用的喷嘴88为专利号ZL201020177781.9专利公开的一种高压水力深穿透水平钻孔用新型液压喷嘴。
在现场进行水平钻孔时，首先利用油管26将本发明下到目的层位，然后利用油管26将套管开窗器40下到钻枪主体31上部的定位接头30处，进行套管开窗，完成后起出套管开窗器40；最后利用油管26将砂岩开孔器70下到钻枪主体31上部的定位接头30处，进行油层部位开孔，开孔完成口，起出砂岩开孔器70，全部钻孔完成。
Claims (3)
1.一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置，其特征在于：它由上接头(1)、丝杠(2)、齿轮(3)、轴承(4)、轴承座(5)、限位盖(6)、步进电机座(7)、轴承压盖(8)、丝杠下接头(9)、游动活塞(10)、中接头(11)、大活塞缸(12)、光管(13)、步进电机轴套(14)、内六角螺栓(15)、电缆连接线(16)、步进电机(17)、上位计算机(18)、“O”型密封圈(19)、下接头(20)、固定活塞(22)、旋转接头(23)、丝杠下接头(24)、接箍(25)、油管(26)、压力计接头(27)、压力计(28)、加压泵(29)、定位接头(30)、钻枪主体(31)、套管开窗器(40)和砂岩开孔器(70)组成；其中上接头(1)的下端与丝杠(2)上端螺纹连接，丝杠(2)的下端与丝杠下接头(9)螺纹连接，齿轮(3)与丝杠(2)螺纹连接，轴承(4)套装在丝杠(2)上，并定位在轴承座(5)上，轴承座(5)与中接头(11)螺纹连接，步进电机座(7)套装在轴承座(5)上，限位盖(6)与轴承座(5)螺纹连接，并对步进电机座(7)限位，轴承(4)套装在丝杠(2)上，并通过轴承压盖(8)限位，轴承压盖(8)与齿轮(3)螺纹连接，丝杠下接头(9)的下端与光管(13)的上端螺纹连接，游动活塞(10)套装在光管(13)上，游动活塞(10)与大活塞缸(12)、光管(13)通过“O”型密封圈(19)密封，中接头(11)下端与大活塞缸(12)油管螺纹连接，步进电机轴套(14)与齿轮(3)连接，步进电机座(7)与步进电机(17)之间通过内六角螺栓(15)连接固定，步进电机(17)与上位计算机(18)通过电缆连接线(16)连接，大活塞缸(12)的下端与下接头(20)的上端通过油管螺纹连接，下接头(20)的下端与旋转接头(23)的上端螺纹连接，旋转接头(23)的下端与油管(26)油管螺纹连接，旋转接头(23)与下接头(20)之间通过“O”型密封圈(19)密封，泄压接头(21)与下接头(20)的侧面螺纹连接，固定活塞(22)套装在光管(13)上，并安装在下接头(20)的内部，固定活塞(22)与光管(13)、下接头(20)之间通过“O”型密封圈(19)密封，光管(13)的下端与丝杠下接头(24)上端螺纹连接，丝杠下接头(24)的下端与接箍(25)油管螺纹连接，接箍(25)与套管开窗器(40)或砂岩开孔器(70)油管螺纹连接，定位接头(30)套装在油管(26)里，油管(26)与钻枪主体(31)油管螺纹连接，钻枪主体(31)内带有“？”型软轴通道(31/)，压力计接头(27)左端与下接头(20)侧面螺纹连接，压力计接头(27)右端与压力计(28)螺纹连接，加压泵(29)与下接头(20)侧面螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置，其特征在于：套管开窗器(40)由“O”型密封圈(19)、接箍(25)、油管(26)、上接头(41)、中心管(42)、限位座(43)、螺杆钻具保护套(44)、螺杆钻(45)、变扣接头(46)、传动杆(47)、连接接头(48)、软轴保护套(49)、实心软轴(50)、导向接头(51)、微型钻头(52)组成；其中油管(26)与上接头(41)上端油管螺纹连接，上接头(41)下端与中心管(42)上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈(19)密封，限位座(43)套装在中心管(42)上，并通过定位台阶定位，中心管(42)下端与螺杆钻(45)上端油管螺纹连接，螺杆钻(45)下端与变扣接头(46)油管螺纹连接，变扣接头(46)与传动杆(47)上端油管螺纹连接，传动杆(47)下端与实心软轴(50)的上端螺纹连接，实心软轴(50)与微型钻头(52)螺纹连接，限位座(43)与螺杆钻具保护套(44)上端通过螺纹连接，螺杆钻具保护套(44)下端与接箍(25)油管螺纹连接，接箍(25)与油管(26)上端油管螺纹连接，油管(26)下端与连接接头(48)上端油管螺纹连接，连接接头(48)下端与软轴保护套(49)上端螺纹连接，软轴保护套(49)下端与导向接头(51)上端螺纹连接，导向接头(51)下端通过其锥面定位于定位接头(30)的定位面处。
3.根据权利要求1所述的一种油水井油层地面控制井下水平钻孔装置，其特征在于：砂岩开孔器(70)由轴承(4)、“O”型密封圈(19)、接箍(25)、油管(26)、轨道短接(71)、轨道销钉座(72)、轨道销钉(73)、定位外套(74)、密封接头(75)、转轴外套(76)、弹簧(77)、转轴(78)、剪断销钉座(79)、剪断销钉(80)、螺旋杆(81)、螺旋母(82)、变径接头(83)、转换接头(84)、高压软管(85)、软管保护套(86)、导向帽(87)、喷嘴(88)组成；其中接箍(25)与轨道短接(71)上端油管螺纹连接，轨道短接(71)下端与密封接头(75)上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈(19)密封，弹簧(77)套装在转轴(78)的上端，转轴外套(76)与轴承(4)分别套装在转轴(78)的下端，密封接头(75)下端与转轴外套(76)上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈(19)密封，轴承(4)与弹簧(77)依次套装在转轴(78)的中端，转轴(78)下端与剪断销钉座(79)上端螺纹连接，并通过“O”型密封圈(19)密封，轨道销钉座(72)套装在轨道短接(71)上，并通过轨道销钉(73)限位，轨道销钉座(72)与定位外套(74)上端螺纹连接，定位外套(74)与剪断销钉座(79)之间通过剪断销钉(80)定位，剪断销钉座(79)下端与螺旋杆(81)螺纹连接，并通过“O”型密封圈(19)密封，定位外套(74)下端与螺旋母(82)上端螺纹连接，螺旋母(82)下端与变径接头(83)上端螺纹连接，变径接头(83)下端与软管保护套(86)上端螺纹连接，软管保护套(86)下端与导向帽(87)螺纹连接，螺旋杆(81)与螺旋母(82)通过“T”型螺纹连接，螺旋杆(81)下端与转换接头(84)上端油管螺纹连接，转换接头(84)下端与高压软管(85)上端螺纹连接，高压软管(85)下端与喷嘴(88)螺纹连接。
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