[发明专利]一种径向水平井密封装置、钻井设备及钻井方法

说明书

本发明提供了一种径向水平井密封装置、钻井设备及钻井方法，涉及地质钻探设备技术领域，该径向水平井密封装置，包括密封外壳、喷射管、密封元件、动力给进机构和旋转钻进机构；密封元件为主动型滚动式动密封结构，设置在密封外壳和喷射管之间；旋转钻进机构和动力给进机构均采用高压喷射流体作为动力来源以向喷射管传递旋转动力和给进动力；钻井设备包括油管、转向器、射流钻头和密封装置。本发明的密封装置由静摩擦密封变为动摩擦密封，由被动密封变为主动密封，具有降低钻井成本，设备寿命长，钻井效率高等优势，同样适用于高温高压地层，能避免传统静摩擦密封失效的问题。

技术领域

本发明涉及地质钻探设备技术领域，尤其是涉及一种径向水平井密封装置、钻井设备及钻井方法。

背景技术

随着油气田开发进入中后期，剩余油藏大多属于低渗透、稠油、薄油层以及裂缝性油气藏。径向水平井，全称超短半径径向水平井，也称超短半径水平井的出现打破了老油田注水压力高、边缘井采收率低等问题，径向井以其较高的单井产量，较低的原油开采成本已经成为世界原油开采的先导技术。径向水平井技术包括套管开窗和底层钻进两个过程，原理为先用开窗钻头在油层部位的套管上开孔，然后借助高压射流的水力喷射作用和小型钻头旋转破碎作用破碎地层。径向水平井的优点：

(1)处理井周

老区油田井经过长时间的开采生产，套管多产生变形损坏、井下落物事故不易处理，以及井下水锥或气锥现象等多重原因的影响，陆续有部分油水井已不能维持正常生产，造成原油及天然气产量逐年下降，严重威胁到油田的正常生产，径向井侧钻开窗技术的应用可以有效对井周进行处理，发挥老井潜力，降低钻井事故的发生。

(2)缝洞型碳酸盐油藏的有效沟通手段

缝洞型碳酸盐岩油藏主要的储渗空间是裂缝、溶蚀孔隙、溶蚀孔洞及大型洞穴为主，缝洞体发育相对独立，底水发育，油水关系复杂。采用水平径向井作业，能提高钻遇缝洞几率，开发层状油藏，提高平面及垂向驱油效率，实现一井多靶和立体开采。以较少的井开采形状不规则的油藏，从而减少地面地下设备和投资，降低油块整体采收成本。且能利用水平井的避水优势，有效延长无水采油期；

(3)降低井筒流压

可用同样总长的多个短径向井筒代替一个长水平井筒，提高泄油面积，降低井筒流压。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

目前传统的径向井密封结构为在油管和转向器连接处使用橡胶密封件，当油管下压过程中橡胶密封件与转向器之间的密封为滑动式静密封结构，随着使用时间延长橡胶密封件易出现疲劳、磨损问题，而且喷射管上的尖刺容易刺破橡胶，导致密封失败，由于，径向井油管的密封性已经成为其完井程度的主要指标，密封性差将导致高压喷射流体泄露，水力压力降低，无法破碎地层；而且流体密封和动力给进是一个矛盾体，在现有径向水平井油管密封装置中，密封的太紧，油管活动力降低，甚至被抱死，随动跟进无法保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种径向水平井密封装置、钻井设备及钻井方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种径向水平井密封装置，包括密封外壳、喷射管、密封元件、动力给进机构和旋转钻进机构；所述密封外壳上部可拆卸连接在油管上，下部可拆卸连接在转向器上；所述喷射管穿设在所述密封外壳内，且顶部延伸到油管内，底部延伸到转向器内与射流钻头连接；所述密封元件为主动型滚动式动密封结构，设置在所述密封外壳和所述喷射管之间；所述旋转钻进机构设置在所述喷射管顶部，所述动力给进机构设置在所述密封元件内与所述喷射管转动连接；所述旋转钻进机构和所述动力给进机构均采用高压喷射流体作为动力来源以向所述喷射管传递旋转动力和给进动力。

作为本发明的进一步改进，还包括扶正装置，所述扶正装置设置在所述旋转钻进机构顶部，且与油管内壁滚动连接。