[实用新型]降低井底环空围压提高径向水平井破岩效率的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及径向水平井钻井，特别涉及环空注入氮气泡沫欠平衡钻进径向水平井，提高水力喷射破岩的装置。

背景技术

径向水平井钻井是利用高压水射流的能量，由垂直井眼在某一层位或不同层位沿径向钻出一个或多个水平分支井眼的钻井技术，由于要在约0.3m内完成从垂向到水平方向的转向。传统径向水平井技术是指利用一套系统设备和方法在油气井中(主要是套管井)进行套管段铣(或套管开窗)，既锻铣套管径向水平井技术，近几年国内外各公司、研究单位着重研究套管内开窗径向水平井技术。

参阅图1。1995年，Carl Landers等人发明了一种新型径向水平钻井系统，不需要对套管进行锻铣和扩孔。第一步通过下入一球形铣刀对套管进行局部开孔，孔钻成后取出铣刀；第二步下入一柔性管，管前部联接一水力喷嘴。泵的能量通过水力喷嘴作用于地层，软管依据破岩速度不停的进行送进，通过这种方法可以在地层中钻进长度可达61m。

参阅图2。1999年，Michael Uthe等人提出通过钻径向水平井的方法来提高油气藏的采收率。并提出一种径向水平钻井系统，Michael Uthe提出用“水射流切割”喷嘴进行井下装置切割，而不需要先下入磨铣钻头。这种系统在井下装置中有一个伸缩装置，用来控制水平段钻杆延伸长度，进而增加钻进距离。当一个水平段钻完后，旋转转向装置并定位。再开始另一水平井眼钻进。

参阅图3。2001年，Roderick D.McLeod等人提出了水力喷射侧钻系统，这个系统可以由在井口的操作人员完成从垂直方向到水平方向的90度转向；并且考虑井底压力的因素来控制钻进。操作流程：首先下入转向器工具，然后在转向器内下入前端安装喷头的软管；到喷头到达指定位置后使用磨料射流来进行套管开孔，套管开孔完成后更换清水或其它合适的钻井液在储层中进行钻进。

参阅图4。2005年，David A.Belew等人提出了促进水平井钻井方法与系统，定位一个套管鞋，在套管鞋一侧上开口，在该开口内钻延伸井眼。连接一根钻杆，与销子有效组合成一个万向接头，到达套管铣鞋端后，插入套管中并通过套管鞋处的开口，到套管铣鞋端基本紧靠在套管上；然后钻杆和套管铣鞋端开始旋转钻孔，直到套管铣鞋端在套管上形成一个开口；钻杆和套管铣鞋端从套管撤回，挠性软管带着喷嘴通过井眼穿过套管开口；然后流体从喷嘴中喷出，冲击和侵蚀地层物质。

2007年，李根生、黄中伟等人提出了水力喷射侧钻径向分支水平井眼方法与装置(申请号：200710176846.0)，该发明包括了三种工作方式：(1)下入转向器并由油管锚1固定，由定向接头2通过电测确定转向器的方位。再下入机械钻头通过转向器后磨铣套管进行开窗，起出钻头后下入带有喷嘴的挠性管，从窗口边喷射清水介质边进入地层；(2)下入转向器并由油管锚1固定，由定向接头2通过电测确定转向器的方位。再下入带有喷嘴的挠性管，用混和有石英砂的磨料射流作为工作介质，直接射穿套管。然后只更换磨料类型，边喷射磨料射流边进入地层，完成一个分支井眼的钻进。(3)下入转向器并由油管锚1固定，由定向接头2通过电测确定转向器的方位。再下入带有喷嘴的挠性管，用混和有石英砂的磨料射流作为工作介质，直接射穿套管。然后起出该挠性管，更换为清水射流喷嘴，再下入井下，通过转向器后边喷射清水介质射流边进入地层。

上述技术可归纳为：(1)用普通油管把转向器下到预定层位后固定，再用连续油管将井下钻孔和喷射工具从其中下入到转向器位置。工具在井下可反复连续开窗和钻出多条径向分支水平井眼。适用于套管井或裸眼井。套管开窗可用喷射管连接的磨料射流喷头在套管上切割开窗，并延伸进地层水平钻进；(2)用连续油管把水动力螺杆钻具驱动的机械磨铣头下到转向器位置，磨铣头通过转向器后在套管上磨铣开窗，然后起出磨铣头，再下入喷射管连接的水射流喷头延伸进地层水平钻进。

其中喷头上安装有按照一定相位、角度布置的若干前射喷嘴和若干后射喷嘴；通过前射喷嘴和后射喷嘴的数量、直径、角度等布置方式来水平钻孔、水平移动、控制水平方向轨迹和清洗携带破碎的岩屑。可见，水射流喷头在径向水平井作业中起着非常重要的作用，但由于在存在围压的条件下，旋转射流和真旋混合射流能量衰减迅速，破岩效果较差；同时由于其喷嘴内部结构复杂，压力损失较大。

前人提出的径向水平钻井系统只对径向水平钻井系统的结构进行了优化改进，没有考虑围压对水射流压力的影响。

实用新型内容