[发明专利]径向水平井井底转向装置及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油、煤层气钻井设备的技术领域，尤其涉及一种径向水平井井底转向装置及其施工方法。

背景技术

高压水射流径向水平井是钻井行业的前沿技术，可在0.3m或更小半径的垂直井段中从垂直转向水平，保证水平井准确的进入目的层；可在某一深度储层水平面上钻多个不同方位的水平井眼，也可在多个不同深度水平面上分别钻出多个径向水平井眼，能够增大泄油面积，提高单井产量、油气采收率和单井控制储量。超短半径水平井钻井技术作业效率高、成本低，适合低渗油气储层老油藏的开采，也适合用于煤层气的开采。

目前已投入应用的径向井钻井技术水平(CN101660391A，CN101748970B)存在水平井段井眼直径小的缺陷，储层接触面积小，难以最大程度发挥水平井优势，大直径的径向水平井技术(CN2128666Y,CN2615322Y)的井下锚定和转向都存在着不同的缺陷，转向装置由井口的液压装置通过液压管控制，作业复杂，井下工具变换方位困难；锚定器由油管打压、销钉控制，作业程序复杂，钻完一个水平井段后必须起出管柱重新装销钉才能进行下一个井眼的钻进，作业周期长、风险大。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种径向水平井井底转向装置及其施工方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种径向水平井井底转向装置及其施工方法，使井下管柱的锚定、定向、转向动作均由地面上提、下放油管柱控制，操作简单，可一趟组合钻完所有不同方位、不同深度的径向水平井眼，解决了现有技术中存在的问题。

为解决上述问题，本发明公开了一种径向水平井井底转向装置，包括内管总成和外管总成，其特征在于：

所述内管总成包含内管和转筒总成，所述内管的上端通过上活动缸体连接于油管柱下端，所述内管的下端连接于转筒总成，所述内管的中部安装有支撑体，支撑体与内管壁之间设置有支撑体压簧，所述支撑体压簧能够使支持体和卡瓦相对运动时对卡瓦保持一定的挤压力，使卡瓦对套管壁保持一定的摩擦力，所述内管的下部外缘设有内管定位槽；

所述外管总成包含外管、卡瓦片、摩擦块和支撑板，外管的上端锁定所述卡瓦片的下端，卡瓦片能够在所述内管上支撑体的支撑下张开，外管的中部安装有摩擦块，所述摩擦块与外管壁之间安装有压簧，所述外管上固定有与所述内管定位槽相配合的定位销，所述外管的下部联接有支撑板，所述外管和支撑板之间通过下活动缸体相联接，从而使得外管和支撑板可通过下活动缸体进行相对转动。

其中：所述上活动缸体和内管之间设有上补偿弹簧，以使油管柱和内管之间能实现一定范围内的轴向相向或反向运动，所述下活动缸体上还安装有下补偿弹簧，所述下补偿弹簧能够使外管和支撑板之间实现有限的轴向相向或反向运动。

其中：所述内管定位槽至少包含一结合段，所述结合段包含第一上直槽和第一下直槽，第一下直槽的上端通过第一斜槽连通至第一上直槽的下部，其中，所述第一上直槽的上端至与第一斜槽的连接处的长度为a，所述第一斜槽的上端至第一下直槽的下端的垂直长度为b，所述第一下直槽的下端延伸有长度为c的第一容纳槽，所述容纳槽的中部连通有相对第一斜槽反向并斜向上的卡接槽。

其中：所述内管定位槽还至少包含一滑动段，所述滑动段包含第二上直槽和第二下直槽，第二下直槽的上端通过第二斜槽连通至第二上直槽的下部，其中，所述第二上直槽的上端至与第二斜槽的连接处的长度为a，所述第二斜槽的上端至第二下直槽的下端的长度为b，所述第二下直槽的下端延伸有长度为c的第二容纳槽，在结合段和滑动段之间设有相对第一斜槽反向并斜向下的引导槽，所述引导槽的上端连接至第一上直槽的下端，下端连接至第二下直槽的下部，。

其中：设置多个通过引导槽连接的结合段和滑动段，其中，所述结合段和滑动段依次间隔设置或设置一个结合段和多个依次设置的滑动段。

如上任一所述的井底转向装置的施工方法，包含如下步骤：

步骤一.在地面连接好工具，入井至预计深度，上提管柱，释放外管；

步骤二.下放管柱，完成井下工具锚定、转筒转向；

步骤三.下入高压射流钻具完成径向水平井的钻进；

步骤四.上提钻具，完成井下工具解锁、转筒恢复；

步骤五.下放钻具，完成变换方位、锚定和转筒转向；

反复步骤四和步骤五，完成同一深度多个方位径向水平井的钻进；

步骤六.上提油管至不同目的层深度，完成多个水平面多个径向水平井的钻进；