一种侧钻井可选择免钻磨完井装置的制作方法

本实用新型涉及油田开发技术领域，尤其是一种侧钻井可选择免钻磨完井装置。

背景技术：

目前，在石油天然气开采等领域，侧钻井包括侧钻分支井、多分支侧向分支井等都是侧钻井、水平井技术的高度发展和技术集成，主要针对尽量增大与油层部位的接触面积，更多地释放油气层能量来提高最终的采收率。目前侧钻分支井的钻井技术已经解决，但是完井、防砂、采油举升一体化技术还没有配套成熟。

对于开窗侧钻井，即在原井眼内适当位置下入一个钢体斜面的斜向器，斜向器用送入器和钻具下入井内，斜向器定向后用卡瓦固定，用钻铣工具(一般是铣锥)借助导斜器的支撑引导作用，将原井开出一定长度的窗口，然后侧钻分支定向井，在下部形成新的井眼，这样既可以利用上部老井眼(包括套管等)，更有效的利用平台和井口装置，减少重新钻井的费用，又可以恢复其生产能力或继续钻井功能等。有的在套管井中实施连续油管侧钻的工艺较为复杂，首先下入一套挠性机械磨铣工具，在侧钻层位进行套管开窗，完成后起出磨铣工具，然后下入带有钻头的连续油管进行水平钻进，该技术的主要问题是前期准备工作比较复杂，需要多次下入管柱进行段铣、扩孔，钻井周期较长，作业程序比较复杂。目前国外开窗侧钻常用铣锥，需要预先封堵下部地层，增加了作业时间和作业费用，而国内在开窗侧钻结束后，常通过套铣及切割或者火药射孔来沟通主井眼和分支井眼，容易导致作业失效，不仅耗费大量时间，增加工作劳动强度和作业成本，而且工艺复杂繁琐，开窗磨铣工作性能和效率仍无法满足生产需求。

传统方式往往采用机械磨铣和钻削的方法，常用的开窗磨铣装置为丢手装置或机械磨铣和钻削，这些移除井下工具的方法操作难度大、耗费时间长，容易对套管造成伤害，存在耗费时间长、作业成本高的弊端。加之，如果开窗点套管外无水泥环的保护，套管的承压能力弱，在开窗过程中易出现套管卷边、撕裂现象，导致窗口质量差。开窗侧钻主要采用通井、试压、打斜向器、开窗、注灰、扫灰、试钻、侧钻，工序费时、费力，使侧钻工艺复杂化。而且容易造成卡管柱等井下事故，使得油井开发成本高、风险大，严重影响了油田开发效益。

中国专利CN103089180A公开了一种套管侧钻井膨胀筛管完井方法，该方法是将带有膨胀筛管的尾管管柱下入井内至预定位置，打压坐挂膨胀悬挂器，使膨胀悬挂器上的橡胶环紧贴于原井套管内对完井管柱提供悬挂密封，消除了筛管与井壁的环形空间。然而该方法仅适用于分支井段裸眼筛管侧钻完井，而对于分支井段套管固井完井并不适用。

中国专利CN104265161A公开了一种5寸半套管内自由段开窗侧钻工艺，该工艺通过通井、试压、打斜向器、开窗、修窗、侧钻，采用钻头、螺旋钻铤、单弯螺杆、加重钻杆、钻杆依次相互连接形成的钻具进行侧钻，采用滑动钻进的方式通过弯螺杆和斜向器斜面的共同作用，钻头吃入地层，大大提高了开窗侧钻的效益和效率。然而该工艺方法仅用于套管内开窗侧钻井中开窗点无水泥环的侧钻井5寸半套管内开窗侧钻的工艺及配套钻具，对于开窗侧钻分支段注水泥固井的井筒并不适用。

综上所述，传统方法中主要侧重于套管的开窗侧钻，确保侧钻井新井眼井身质量、恢复老井生产等方面，而对于可选择免开窗钻磨还没有一种高效的工具和工艺方法。为此我们发明了一种新的一种侧钻井可选择免钻磨完井装置，解决了以上技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构设计合理，操作简单方便，高效率、高安全、可操作性强的一种侧钻井可选择免钻磨完井装置。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：

该侧钻井可选择免钻磨完井装置包括定位扶正器和可移除免钻磨开窗装置，该定位扶正器位于井筒内，对侧钻井段确切位置进行定位，并对井筒和套管进行扶正，该可移除免钻磨开窗装置位于需要开窗侧钻油层部位的套管处，当钻进需要分支的开窗侧钻井段时，该可移除免钻磨开窗装置被远程控制开启，直接开启需要侧钻开窗的套管段，不必去钻磨开窗部位的套管。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

该侧钻井可选择免钻磨完井装置还包括可移除免钻磨侧钻井底组合装置，该可移除免钻磨侧钻井底组合装置连接于该可移除免钻磨开窗装置，具有自动定位定向的功能，以方便完井管柱下入，并且当侧钻井分支井眼为筛管完井时进行正/反洗井施工。

在需要侧钻鱼骨状分支井的井段，该侧钻井可选择免钻磨完井装置包括两组或两组以上的该可移除免钻磨开窗装置、该定位扶正器和该可移除免钻磨侧钻井底组合装置。

该可移除免钻磨开窗装置通过油管或连续油管、投球、打压或者发送电信号远程控制开启。

该可移除免钻磨开窗装置包括控制信号机构，第一控制电路，第二控制电路，第三控制电路，第四控制电路和制动机构，该控制信号机构分别连接于该第一控制电路，该第二控制电路，该第三控制电路和该第四控制电路，接收控制信号，并将控制信号传输给该第一控制电路，如果该第一控制电路没有接收到，则传输给该第二控制电路，依次类推传输给该第三控制电路、该第四控制电路，由接收到控制信号的控制电路对控制信号进行解析，并传输动作信号给该制动机构，该制动机构分别连接于该第一控制电路，该第二控制电路，该第三控制电路和该第四控制电路，在动作信号的控制下使开关开启，该可移除免钻磨开窗装置动作变成一段裸露的套管段，直接开启需要侧钻开窗的套管段。

该可移除免钻磨开窗装置包括通过不同固定方式的可钻内筒和可磁材料，该可磁材料位于该可移除免钻磨开窗装置的底端。

该可移除免钻磨开窗装置由易磨材料或可溶解材料加工而成。

本实用新型中的一种侧钻井可选择免钻磨完井装置，涉及一种侧钻井可选择可移除免钻磨开窗的侧钻井钻完井技术，特别是一种利用原来井眼开窗侧钻水平井进行老井重钻，使老井恢复并增加产能。因此侧钻井技术具有更大的优越性，一方面可以发挥水平井高效、高产的优势，增加泄油面积，挖掘剩余油潜力，提高采收率，改善油田开发效果。另一方面可共用一个直井段同时开采两个或两个以上的油层或不同方向的同一个油层，在更好地动用储量的同时比水平井更节省投资。近几年侧钻分支井技术慢慢成为油气田开发的一种重要的先进技术，得到越来越广泛的应用，市场前景广阔，经济和社会效益好，因而该技术在未来具有广阔的发展应用前景。本实用新型实现了钻进需要分支的开窗侧钻井段时不必去钻磨开窗部位的套管，缩短了侧钻井的施工周期，降低了作业成本，同时达到了主井眼与侧钻井眼尺寸和数量不受限制的目的。利用该方法可以大大降低侧钻井钻井成本，提高钻井效率，缩短实际侧钻井、侧钻水平井的钻井周期，提高投资效率回报率。减轻作业人员的劳动强度，降低作业时间和成本。

附图说明

图1为本实用新型的侧钻井可选择免钻磨完井装置在直井或定向井侧钻井时的实施例的结构图；

图2为本实用新型的实施例中分支井侧钻下入可选择可移除免钻磨完井工具的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例中水平井多级侧钻下入可选择可移除免钻磨完井工具的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例中鱼骨状分支井侧钻下入可选择可移除免钻磨完井工具的结构示意图；

图5为本实用新型的实施例中分支井段下入防砂筛管或衬管完井的结构示意图；

图6为本实用新型的实施例中分支井段套管固井完井的结构示意图；

图7为本实用新型的实施例中可移除免钻磨开窗装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

目前，侧钻井工艺大多采用开窗侧钻磨铣工艺，容易损坏水泥环和套管，为后期生产带来隐患，严重时缩短水平井、侧钻井使用寿命。本实用新型的任务是在于提供一种侧钻井可选择免钻磨完井工具和工艺方法，用于天然裂缝油藏、非均质强油气藏、稠油油藏、断块油藏、煤层气等适合进行多分支勘探开发的油气层，实现不同油气藏勘探开发缩短周期、降低成本、增加产量的目标。

如图1所示，图1为本实用新型的侧钻井可选择免钻磨完井装置的结构图。该侧钻井可选择免钻磨完井装置包括定位扶正器3、可移除免钻磨开窗装置5和可移除免钻磨侧钻井底组合装置6等，对于水平井或大斜度井，尤其对于井壁不稳定和井径扩大率大的部分，在需要侧钻鱼骨状分支井的井段，还需要配有两组或两组以上的可移除免钻磨开窗装置5、定位扶正器3、可移除免钻磨侧钻井底组合装置6等配套组件。

定位扶正器3具有对侧钻井段确切位置进行准确定位的功能以及对井筒1和套管2进行扶正的双重功能。定位扶正器的数量根据具体井身结构和侧钻分支的情况确定。

可移除免钻磨开窗装置5通过油管或连续油管、投球、打压或者发送电信号远程控制开启，从而控制可移除免钻磨开窗装置5动作使得钻进需要分支的开窗侧钻井段时,直接开启需要侧钻开窗的套管段，不必去钻磨开窗部位的套管，缩短了侧钻井的施工周期，降低了作业成本。可移除免钻磨开窗装置5带有通过不同固定方式(包括销钉、凸肩垫板、止口固定等)的可钻内筒，其特点在于管柱下入后，在送入过程中可旋转、下压、拉拔整个管柱，可循环、可旋转管柱，根据需要决定是否固井，因此无论采取固井或裸眼完井方式，都可以下入捞矛或打捞工具打捞内筒，打捞工具由小钻头、滑块捞矛、大钻头、钻杆母扣等组成。

可移除免钻磨侧钻井底组合装置6：有利于完井管柱下入，并且当侧钻井分支井眼为筛管完井时可进行正/反洗井施工。

如图7所示，通过油管或连续油管、投球、打压等方式，如通过投球打开/发送电信号投送控制信号机构501，利用控制电路502～505使制动机构506制动。将无线发射装置放在控制信号机构501内，该无线发射装置发射携带有控制制动机构506开关的代码和目前状态的无线信号，当无线接收装置检测到无线发射装置发射出的无线信号时，无线接收装置将接收到的无线信号输出给第一控制电路502，如果第一控制电路502没有接收到，则输出给第二控制电路503，依次类推输出给第三控制电路504、第四控制电路505，由第四控制电路505根据接收到的无线信号中的开关代码判断该信号，第四控制电路505解析接收到的无线信号中的动作状态，控制制动机构506使开关开启，可移除免钻磨开窗装置5动作变成一段裸露的套管段，直接开启需要侧钻开窗的套管段，同时，可远程控制可移除免钻磨侧钻井底组合装置6开启，可移除免钻磨侧钻井底组合装置6具有自动定位定向的功能。

可移除免钻磨开窗装置5的材料由易磨材料或可溶解材料等复合材料加工而成，为易溶、可溶、易钻的金属或特殊材料，材料主要包含金属材料及非金属材料，金属材料中，包括可溶解金属材料，如纳米镁粉材料，使磨铣部件较容易的溶解于井下流体；非金属材料中，如聚合物可降解材料、纳米碳元素材料、生物可降解材料等。可溶解材料、特殊可热降解材料、可生物降解材料和低熔点共晶材料以及易钻除材料，采用可溶解、可降解、可分解或易钻材料可以直接在井筒内消溶或比传统材料更容易钻除，具有作业工序简单、施工周期短、作业风险低和保护井筒等特点，可以显著降低单井开发成本和后期维护成本，经济效益显著。

在实施例中，对于大位移水平井，如果水平井水平段较长或者分支数较多，需要配套多组水平段补偿器、定位扶正器和可移除免钻磨侧钻井底组合装置，其中，可移除免钻磨侧钻井底组合装置底端连接可磁材料，在上一级钻井阶段完成时井底利用钻杆连接下入可磁材料，下到井底位置丢手完成，可减少整个管柱的下入摩擦阻力。

可进行裸眼完井或套管注水泥固井完井，下捞矛打捞可移除免钻磨开窗装置，检查打捞矛循环通道是否畅通，滑块移动是否灵活，根据定位扶正器的位置精确计算打捞矛下入深度，如果打捞矛下不到指定计算位置，可接钻杆开泵循环，进行磨削，直到指定位置，上提管柱将可移除免钻磨开窗装置取出井筒，利用通井规进行通井。即使可移除免钻磨开窗装置内筒不能被打捞出井筒，还可以通过洗井或钻磨的方式被清除掉，实现成功开窗。

该工具实现免钻磨完井，相对有效地保护水泥环和套管，缩短了建井周期及完井时间，实现了分支井眼尺寸和数量不受限的目标，同时还克服了现有技术均需钻磨铣开窗，易损坏水泥环和套管的不足。避免了钻坏套管造成卡管柱的风险，有效缩短施工时间，降低施工成本。

主井眼可以是直井、定向井或水平井，节省主井眼的费用，包括钻井成本、井口装置成本、地面管网成本、平台费用成本、钻井过程中的处理费用等各种费用。因每个多支井只钻一个主井筒，这样减少了每个分支水平井以上的垂直井段部分，一个多支井相当于多口水平井，且增加泄油面积，从而油井产量大大增加，可加快油气的采出，从而加快投资回收，提高开采效益，这样便减少了多方面的成本，因少钻井，地面装置相应减少或效率提高，平台的效率也提高。使原来认为不经济的油田和效益不好的边际油田可投入开发，可通过钻多支井在成本增加不大的基础上开采死油区，或原来未被开采的小断块、小砂体等，这样将大大增加油田的可采储量。

如图1所示，在进行需要侧钻的井筒内，以图1为例是在直井段钻进入斜井段或水平井段中，以图2、图3为例是在水平井段钻进入分支井段中。

具体方法实施步骤如下：

其步骤是：

(1)无论是直井还是定向井，通井至需要侧钻开窗的井段进行通井，从井底8在开窗侧钻井段4处按照定位扶正器3的具体位置确定可移除免钻磨开窗装置5。

(2)套管下到设计井深，即需要开窗侧钻井段，连接下入管串组合，自下而上连接可移除免钻磨侧钻井底组合装置6、可移除免钻磨开窗装置5、定位扶正器3等管串结构下入主井筒1内，确保可移除免钻磨开窗装置5对准在需要分支的开窗侧钻井段4的位置处。

(3)通过油管或连续油管、投球、打压等方式，如发送电信号投送控制信号机构501，利用控制电路502～505使制动机构506制动，从而控制可移除免钻磨开窗装置5动作变成一段裸露的套管段，同时，使远程控制可移除免钻磨侧钻井底组合装置6开启，使得钻进需要分支的开窗侧钻井段4时不必去钻磨开窗部位的套管，缩短了侧钻井的施工周期，降低了作业成本。

(4)如果因为各种原因步骤(3)无法实施，或者不能使可移除免钻磨开窗装置5的制动机构506打开，可以下捞矛打捞可移除免钻磨开窗装置5，检查打捞矛循环通道是否畅通，滑块移动是否灵活，根据定位扶正器的位置精确计算打捞矛下入深度，如果打捞矛下不到指定计算位置，可接钻杆开泵循环，进行磨削直到指定位置，上提管柱将可移除免钻磨开窗装置取出井筒，利用通井规进行通井。

(5)如果因为各种原因步骤(4)无法实施，或者可移除免钻磨开窗装置5的制动机构506不能被打捞出井筒，还可以通过洗井或钻磨的方式被清除掉，实现成功开窗。

(6)根据分支井眼与主井眼尺寸大小关系，在与可移除免钻磨开窗装置5接触的地层裸露处选择对定向分支井眼进行扩眼或者小井眼钻进，当分支井眼尺寸小于主井眼尺寸时，用小钻头进行分支井眼的钻进，然后下套管或筛管完井，如图5所示，当需要两者尺寸相同时，对分支扩孔、扩眼钻进，利用连续油管送入同尺寸的膨胀筛管进行悬挂密封完井。当分支井眼采用套管完井同时需要与主井眼尺寸相同时，采用下面描述的侧钻分支井钻完井方法进行完井。

以图4为例是在水平井段钻进入鱼骨状分支井段或水平井段中。

具体方法实施步骤如下：

其步骤是：

(1)当钻遇油层部位时，不需要一直钻入井底8，而是使用钻具组合钻入到第一分支井眼7的时候可以进行扩眼或者小井眼钻进直接进行定向钻第一分支井眼7。

(2)当第一分支井眼7完钻后起出钻具，并在第一分支井眼7内下入完井管柱，可以是绕丝筛管、割缝筛管、预制筛管等防砂筛管或直接进行裸眼完井，当下筛管段10完井时，靠近水平井段的部位连接可移除免钻磨开窗装置5。

(3)进行替油，待上述工序完成后，再继续在水平井段内钻第二分支井眼9。

(4)同样地重复钻第一分支井眼的步骤进行要求的完井方式完井，可以是防砂筛管、割缝衬管或直接进行裸眼完井，如图5所示，当下筛管段10完井时靠近水平井段的部位连接可移除免钻磨开窗装置5，于是完成第二分支井眼9的钻进。

(5)依次类推，直到全部完成至少不少于2个分支井眼的鱼骨状分支井井眼的钻进为止。

(6)完成对整个主井筒1的钻进。

(7)起钻最后再在主井筒1内下入所需的完井管柱串，主要包括可移除免钻磨侧钻井底组合装置6、可移除免钻磨开窗装置5、定位扶正器3，可移除免钻磨开窗装置5的安装数量按照侧钻井分支的数量确定，定位扶正器的个数和位置按照实际钻遇油藏的具体情况确定。

(8)通过油管或连续油管、投球、打压等方式，如发送电信号投送控制信号机构501，利用控制电路502～505使制动机构506制动，从而控制可移除免钻磨开窗装置5动作变成一段裸露的套管段，同时，使远程控制可移除免钻磨侧钻井底组合装置6开启，可移除免钻磨侧钻井底组合装置6具有自动定位定向的功能。

(9)进而控制可移除免钻磨开窗装置5，使筛管段10上的密封机构11紧贴于原井套管内，对完井管柱提供悬挂密封。如果分支段采用套管固井射孔完井方式，则密封机构11具有悬挂密封的功能，配合下套管辅助器13能够完成固井水泥循环并有效密封。

其中，第一分支井眼7和第二分支井眼9的顺序可以互换，即可以从靠近水平井段的趾端部位开始钻进，也可以从靠近水平井井段的跟端部位开始钻进。

对于分支井眼为筛管完井时，如图5所示，即筛管段10可以通过油管或连续油管下入的割缝衬管、防砂筛管、膨胀筛管、绕丝筛管等多种筛管管柱时，密封机构11能够完成筛管与主井筒1悬挂密封的功能；对于分支井眼为套管完井时，如图6所示，即分支固井段12通过下套管辅助器13对套管进行辅助保证管柱的顺利下入，与密封机构11配合能够完成固井水泥循环并有效密封。

本实用新型中的一种侧钻井可选择免钻磨完井装置，使侧钻分支井实现了分支井数不受限制，同时可选择可移除免钻磨侧钻完井，使得钻进需要分支的开窗侧钻井段时不必去钻磨开窗部位的套管，可移除免钻磨装置采用可溶解、可降解、可分解或易钻材料，可免除机械工序，直接在井筒内消溶或快速移除。实现免钻磨完井，相对有效地保护水泥环和套管，缩短了建井周期及完井时间，实现了分支井眼尺寸和数量不受限的目标，同时还克服了现有技术均需钻磨铣开窗，易损坏水泥环和套管的不足。实现了提高轨迹控制的精度要求，避免了钻坏套管造成卡管柱的风险，有效缩短施工时间，减少建井周期，节约施工时间和成本，降低施工成本。克服了钻磨弊端，具有简化作业工序、保护井筒的特点。本实用新型可以大大降低侧钻井钻井成本，提高钻井效率，缩短实际侧钻井、侧钻水平井的钻井周期，提高投资效率回报率。减轻作业人员的劳动强度，降低作业时间和成本。提供一种结构设计合理，操作简单方便，高效率、高安全、可操作性强的工艺技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属于本实用新型的专利范围。即除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。