[发明专利]一种用于页岩油水平井的钻井设备及钻探方法

说明书

本申请涉及页岩油气钻探技术领域，具体提供一种用于页岩油水平井的钻井设备及钻探方法，钻井设备包括钻头和筒体，钻头包括端盖、射流喷嘴和调整机构，端盖设有与射流喷嘴对应的开口，射流喷嘴位于开口处，端盖和射流喷嘴通过调整机构连接，调整机构用于调整射流喷嘴的喷射角度；筒体内部设有供液管和排液管，供液管用于向射流喷嘴提供钻井液，排液管用于抽吸射流喷嘴喷出的钻井液；转向机构，筒体和钻头通过转向机构连接。本发明的钻井设备通过调整机构来调整射流喷嘴的射流方向，使得钻头能够朝向某一方向进行射流，在钻头的前方形成弯曲空间，使得钻头能够轻松、快速实现钻进方向的调整，从而提高页岩油优质储层钻遇率。

技术领域

本申请涉及页岩油气钻探技术领域，尤其涉及一种用于页岩油水平井的钻井设备及钻探方法。

背景技术

页岩油广义来说是指泥页岩层系中所含的石油资源。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中致密碳酸岩或碎屑岩夹层中的石油资源。

现有页岩油资源，通常采用水平井钻井技术进行勘探开发。但是，现有页岩油水平井钻井过程中，由于钻井轨迹调整难度大，在井眼轨迹设计时一般采用转弯半径较大的钻井轨迹。实际钻井时，容易导致水平井钻井设备在目标层位无法按照预定的轨迹钻进，尤其当钻遇地层倾角、储层厚度或脆性条件发生突变的不稳定储层，井眼轨迹调整难度大，无法及时改变钻头钻进的方向，严重影响到水平井优质储层的钻遇率，进而影响到页岩油勘探开发效果。

另外，现有水平井钻进过程中采用地质导向测量设备进行钻井轨迹的导向，但是目前地质导向测量设备安装于动力钻具之后，通过钻井深度和简单的地质数据进行钻井轨迹控制，缺乏地层岩石弹性和强度对钻头影响的考虑，直接影响了钻井轨迹走向的准确性。

发明内容

鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种用于页岩油水平井的钻井设备及钻探方法，用以解决现有钻井设备难以快速、精准调整钻进方向以及井眼轨迹精度控制差的问题中的一者或多者。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

第一方面，提供一种用于页岩油水平井的钻井设备，包括：

钻头，包括端盖、射流喷嘴和调整机构，端盖设有与射流喷嘴对应的开口，射流喷嘴位于开口处，端盖和射流喷嘴通过调整机构连接，调整机构用于调整射流喷嘴的喷射角度；

筒体，内部设有供液管和排液管，供液管用于向射流喷嘴提供钻井液，排液管用于抽吸射流喷嘴喷出的钻井液。

进一步地，端盖为外凸的回转体，射流喷嘴设有多个，沿端盖的周向均布设置。

进一步地，调整机构包括伸缩缸和连接杆；调整机构与射流喷嘴一一对应；射流喷嘴与端盖铰接；连接杆的一端与射流喷嘴铰接；连接杆的另一端与伸缩缸铰接。

进一步地，射流喷嘴包括沿射流方向孔径逐渐减小的射流管；射流管与供液管连通。

进一步地，端盖的中部设有抽液口，抽液口与排液管连通。

进一步地，开口与射流喷嘴之间设有柔性密封部。

进一步地，供液管和排液管为同轴套管；同轴套管包括内管和外管；内管为排液管，外管为供液管；内管的管壁设有泄压阀，泄压阀为外管流向内管的单向阀。

进一步地，用于页岩油水平井的钻井设备还包括转向机构，转向机构包括钻头连接部、筒体连接部和转向连接部；筒体与筒体连接部连接；转向连接部包括轴体、第一弯转缸和第二弯转缸；钻头连接部通过轴体与筒体连接部铰接；轴体与钻头的轴线垂直；第一弯转缸和第二弯转缸的活塞均与钻头连接部铰接；第一弯转缸和第二弯转缸的缸体均与筒体连接部铰接。

进一步地，筒体设有周向均布的多个推进链，推进链沿筒体的轴向设置。