[发明专利]一种超短半径径向水平钻井、完井工具及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采领域，具体说是油田钻井的一种专用工具及其采油施工工艺。

背景技术

石油开采超短半径水平井钻井工具的研究开发，虽然取得了诸多成果，但仍然存在很多尚未解决的技术难题。水平井造斜段和水平井钻进段，采用同一套钻具，当造斜段完成后，继续对水平井钻进过程中，水平井钻进方位难以控制，易产生较大偏差；先期研发的产品其柔杆各部件连接均为铆固焊接工艺，组装费时，维修困难；钻井作业采用正循环给钻具输送钻井液，易产生“沙卡”事故，使生产效率降低。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术存在的问题，设计了一种新工艺，并研制成一整套专用工具，采用造斜钻具和水平钻具两套钻具进行施工，使钻井精度更准确；柔性钻杆的各部件采用内外花键和螺帽相配合的连接方式，达到了组装、维修方便的功效；尤其是钻井作业，采用反循环输入钻井液，有效地避免了“沙卡”事故的发生。

一种超短半径径向水平钻完井工具，是由造斜钻具和水平钻具组成，造斜钻具是由造斜旋转总成、柔性钻杆、定向跟进导向管、造斜钻具尾管、钻杆短节各部件构成，水平钻具是由水平旋转总成、柔性钻杆、第一、二快速接头、定向跟进导向管、水平钻具尾管、钻杆短节、调整短节、带凹槽反扣补心、带凸反扣接箍各部件构成，其特征是：

a)造斜旋转总成的造斜轴前端安装有第一钻头，造斜轴设有扶正轴承和压力轴承，轴承设有卡圈和油封密封，外套外侧设有三角形垫铁，造斜旋转总成的后部通过螺帽和柔杆主体，与柔性钻杆连接；水平旋转总成的水平轴前端安装有第二钻头，后端带有内花键与第一快速接头连接，外套内设有扶正轴承、压力轴承、卡圈和油封，外套外侧设有矩形垫铁；

b)相互连接的单节柔杆组成的柔性钻杆，每节柔杆长度为140-150mm，每节柔杆主要由五个零部件构成，内球的前端设有带圆柱形的尾部，圆柱形的尾部设置有外花键，柔杆主体上设置有内花键，相互匹配的外花键和内花键通过螺帽固牢，内球的球体部位安装在球碗和柔杆主体的前部，球体四周设有钢球，球碗和柔杆主体借助大盖的螺扣固牢；最后一节柔杆与调节短节通过螺帽连成整体；

c)第一、二快速接头相互匹配，第一快速接头通过螺帽与水平轴的尾部安装成整体，第一、二快速接头分别设有内、外花键，第一、二快速接头设有中心管，并设有密封圈和压盖；

d)定向跟进导向管是由无缝钢管割缝制成，割缝钢管上部设有弯曲角度限位片，厚度为6-8mm，宽度为70-75mm，限制角度限位片横向运动的盖板设在限位片的上部，割缝间距为100-110mm，缝宽3.5-4mm，钢管下部留有50-70mm宽度的管壁作为肋筋；

e)尾管分为造斜钻具尾管和水平钻具尾管，正丝扣补心通过正丝扣接箍与第一直管连接，带凹槽反扣补心通过带凸反扣接箍和第二直管连接。

一种使用超短半径径向水平钻完井工具的钻完井工艺，其特征是：

a)首先在油井设计深度用悬挂式斜向器和铣锥在井管壁上开窗；

b)造斜钻进，把造斜旋转总成固定在带有造斜钻具尾管的导向管前端，柔性钻杆装入导向管内与造斜旋转总成的造斜轴连接下入井内，在斜向器的作用下，第一钻头由开窗处向位移出原井套管外进行造斜钻进，达到设计进尺长度停钻，提出造斜钻具；

c)水平钻进，将水平旋转总成固定在带有水平钻具尾管的导向管前端，把前端安有第二快速接头的柔性钻杆装入导向管内，尾端使用柔性钻杆变扣与钻杆短节与钻杆连接，带凸反扣接箍、与相互匹配的带凹槽反扣补心通过螺扣与调整短节连接，使用带凹槽反扣补心与带凸反扣接箍连接后下入井内，由柔性钻杆传递扭距至第二钻头进行水平钻进，导向管同时跟进，当完成设计进尺深度后停钻，倒转半圈使第一、二快速接头分离，上提钻杆使带凸反扣接箍至尾管带凹槽反扣补心处正转使带凹槽反扣补心与带凸反扣接箍分离，提出井内钻杆使导向管和水平旋转总成留在水平井眼内，水平钻具尾管留在直井段内；

d)下铅封坐封后完成完井作业。