[发明专利]用于径向井的牵引式软管辅助送进装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于径向井的牵引式软管辅助送进装置及方法，其涉及石油与天然气开采领域，装置包括：高压钻进机构，其包括：高压泵；高压软管；水射流钻头；供高压软管穿过的转向器短节，转向器短节上具有开口；转向器，转向器中具有转向通道，转向通道一端竖直向上，转向通道另一端朝向水平方向，转向通道的两端之间通过弧状结构连通；辅助送进机构，其包括牵引绳，高压软管上具有多个沿其延伸方向排列的连接点，牵引绳通过连接点与高压软管可分离相连接在一起，牵引绳能从转向器短节的开口伸入，高压软管由尾部向头部依次与牵引绳的头部向尾部可分离相连接；对牵引绳实现收放的动力装置。本申请能够提升径向井施工的效率和质量。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开采领域，特别涉及一种用于径向井的牵引式软管辅助送进装置及方法。

背景技术

在我国能源需求日益增长，油气对外依存度较高，中老油田稳产压力增大，新探明储量不足，剩余油集中于薄层、低渗层、稠油区等难动用区域的背景下，经济地对老井改造和剩余油资源动用已经成为稳定国家油气产量的重要课题。

径向水平井钻井技术是一种新兴的超短半径钻井技术，是指利用高压水射流技术，在垂直井眼内相应层位沿径向钻出呈辐射状分布的一口或多口水平井眼。在裸眼地层该技术的主要步骤为：通过直井下放末端连有水射流喷嘴的高压软管，高压软管通过转向器完成对喷嘴的姿态调整后，水射流钻头接通产生向后喷射送进水射流和向前喷射的破岩水射流以实现连续破岩钻孔，最终在目标地层形成微小的径向井眼。

径向水平井钻井技术已在美国、加拿大、中国、阿根廷、埃及、玻利维亚、俄罗斯等国家应用或试验，效果明显，其可经济、环保和安全地实现对油田的低渗、高粘、边际、薄油藏等难动用储量进行开发，在老井甚至死井的基础上进行二次开发，达成常规钻井技术所难以实现的特殊作业，也可在新井作为替代压裂的增产方式。该技术可以有效提升地层流体流动性，有效穿越近井筒伤害带，增大泄油面积，打破构造限制，沟通多产层，增加油藏可动资源，其轨迹易于控制有效避免水锥和气锥，对于提高油气井单井产量、油气采收率效果显著。此外该技术在煤层气、地热资源的开发利用、修井工程、岩土排水防水工程等领域展现出巨大的应用潜力。

发明内容

径向井技术的核心课题之一是如何将地面产生的水力能量精确的传递至目标地层岩石，既使用连续油管、高压软管等管线将地面高压水泵产生的水力能量传递至井下水射流钻头，其中涉及将高压管线从直井中的竖直状态转变为在目标径向井中水平状态的转向技术。该技术诞生40年来，对于高压软管的姿态转向技术从须对套管进行复杂的段铣和扩眼作业后使用机械装置转向，逐渐发展为高压软管直接在转向器内进行转向。转向器为高压软管设有进出口和通道以完成高压软管的角度调整，极大的提升了径向井作业效率和质量。但仍存在以下问题：

1、受限制于材料特性，高压软管只能为水射流钻头提供收回的拉力，不能为提供前进的送进力，故只能依靠水射流钻头分配部分水力能量，向钻井方向反方向喷射以产生自进力。在径向井的构造过程中，水射流能量主要分配在沿程压耗、推进射流、破岩射流上。当地面水力能量不足，井深较大，转向器转弯半径较小(尤其是90°转向)，目标层岩石硬度较大时，均可能导致送进阻力过大，推进射流或破岩射流水力能量不足，降低钻孔能力，送进能力，限制了径向井施工的深度和长度。

2、高压软管在直井段中可能弯曲，入转向器时将产生较大的阻力，且水射流喷嘴可能在转向器内受卡，造成水射流喷嘴难以伸出转向器。

3、由于高压软管存在预应力，水射流钻头出转向器后无支撑而发生下垂、地层非均质性、重力等因素的存在，水射流钻头在地层中难以保持直线钻进。以上问题限制了径向井延伸的极限长度和准确度。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种用于径向井的牵引式软管辅助送进装置及方法，其至少能够解决以上问题之一。

本发明实施例的具体技术方案是：