专利名称：超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具及其工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用高压水射流完成超短半径水平钻井、完井的新工艺及其专用的配套工具，特别涉及超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具及其工艺。
背景技术：
目前，国内石油开采行业，现在实施的超短半径水平井钻井工艺采用的是高压水射流破岩钻井，其弊病在于一、需要配备较多的地面专用设备和工具、成本较高、产出比失衡；二、受到岩性和井深的限制，缩小了推广应用范围，并且这种方法钻出的水平井眼井径小、不规则，而且无法完井。
发明内容
本发明的目的是针对上述超短半径水平井钻井工艺的缺陷，为解决无法完井的问题，实现适合多种井眼条件和油藏类型、提高采收率、降低综合钻井成本，提供一种超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具及其工艺。本发明超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具及其工艺内容简述
本发明超短半径径向高压水射流复式钻井工具，其特征在于是由超短半径径向高压水射流复式钻具组总体上半部分a和超短半径径向高压水射流复式钻具组总体下半部分b 两部分组成，在超短半径径向高压水射流复式钻具的后部设有轨迹控制器，前部设有测斜仪、喷头，中间部分设有轨迹控制管和定向滑动导管。喷头由喷头体、0型圈、喷咀组成，在喷头内设有喷头体和0型圈，喷头体的前端设有喷咀，在喷咀内设计有膛线；
轨迹控制管通过接箍依次与角度限位片、割缝管、扶正器及测斜仪连接构成，根据设计角度弯曲；
定向滑动导管由销钉与割缝管连接，设有角度限位片，根据设计角度弯曲； 在轨迹控制器上设有滑动压套和滑动压套壳体，轨迹控制内设有长滑道、短滑道和滑套，并设有限位键，滑套的前端部设有压盖，在键槽杆上设有尾管，尾管的后端部设有卡簧、 压力轴承和轴承盒，尾管内设有长度调节器和调节器内杆，长度调节器的外部设有调节器外套、Y型圈、0型圈和变扣。超短半径径向高压水射流复式完井工具采用割缝防砂筛管的构造形式，在割缝防砂筛管的尾管上设有接箍，在割缝防砂筛管内设有割缝管及角度限位片，割缝防砂筛管通过压套与防砂筛网连接，在割缝防砂筛管前端设有引斜。超短半径径向高压水射流复式钻井、完井的工艺步骤是
(1)、锚定斜向器
用通径规通井至设计深度，下入斜向器，采用电测与陀螺定位按设计深度和方位锚
定；
(2)、开窗下铣锥至斜向器位置进行开窗作业；
(3)、喷射钻进
下入喷射组合钻具，将喷射钻具组合下入井内喷射至设计井深，提出钻具；
(4)、完井
下入封隔器、割缝防砂筛管至完钻井深，坐封后完井；
采用喷射工具与常规钻井设备结合，能在油层内使喷射工具转弯造斜，曲率半径 3. 5 30米，并按水平方向喷射出50 200米的水平段。超短半径径向高压水射流复式钻井、完井方法
(1)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的喷头喷咀内设计有膛线，喷射出的水柱在破岩进尺时能形成比较规则的孔洞，地层不容易坍塌，完井时割缝防砂筛管可以顺利进入；
(2)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的轨迹控制管，在多节预开口的钢管上安装角度限位片使其只能按照设计角度弯曲，在喷射钻进是配合轨迹控制器完成对井眼轨迹的控制；
(3)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的定向滑动导管，在多节预开口的钢管上安装角度限位片，使其只能按照设计角度弯曲，在造斜转弯段防止地层塌方和因为施加钻压导致轨迹控制管与地层摩擦阻力增大而影响正常施工；
(4)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的轨迹控制器，钻压分配装置和长度调节器构成，在喷射钻进是可以根据测斜仪提供的实时数据配合导向喷管和轨迹控制管进行井眼轨迹调整；
(5)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具割缝防砂筛管，在割缝管外套有防砂筛网可以下入超短半径水平钻井所钻的井眼轨迹内，并且强度高可以在地层坍塌是起到支撑作用，并且防止沙粒进入套管的作用。(6)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井完井工艺喷射钻进，能在设计深度完成曲率半径在3. 5 30米内转弯造斜工作，并延水平方向喷射钻进出50 200米的井眼轨迹，而且能下入割缝防砂筛管在所喷射井眼内，起到防砂作用。本发明具有施工工艺简单、钻井综合成本低的特点，造斜段的曲率半径仅为 3. 5 30米，适合于各种井眼条件和油藏类型，尤其是不受井深的限制，能够多层位、同层位多井眼、孔径大，并且采收率高，在采油时还可以进行单井眼冲沙洗井。
图1是超短半径径向高压水射流复式钻具组总体上半部分a和总体下半部分b结构示
意图
图2是完井用割缝防砂筛管结构示意图。图中1是轨迹控制器、2是滑动压套、3是滑动压套壳体、4是长滑道、5是限位键、 6是短滑道、7是压盖、8是滑套、9是键槽杆、10是卡簧、11是压力轴承、12是轴承盒、13是长度调节器、14是调节器外套、15是尾管、16是Y型圈、17是调节器内杆、18是0型圈、19 是变扣、20是导向喷管、21是轨迹控制管、22是接箍J3是角度限位片J4是割缝管、25是销钉、26是定向滑动导管、27是割缝管、观是角度限位片、四是扶正器、30是测斜仪、31是喷头、32是喷头体、33是0型圈、34是喷咀、35是割缝防砂筛管、36是尾管、37是接箍、38是割缝管、39是角度限位片、40是压套、41是防砂筛管、41是引斜。
具体实施例方式本发明超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具及其工艺是这样实现的，下面结合附图做具体说明。见图Ia和图lb，本发明超短半径径向高压水射流复式钻井工具，是由超短半径径向高压水射流复式钻具组总体上半部分a和超短半径径向高压水射流复式钻具组总体下半部分b两部分组成，在超短半径径向高压水射流复式钻具的后部设有轨迹控制器1，前部设有测斜仪30、喷头31，中间部分设有轨迹控制管21和定向滑动导管26。喷头31由喷头体32、0型圈33、喷咀34组成，在喷头31内设有喷头体32和0 型圈33，喷头体32的前端设有喷咀34，在喷咀34内设计有膛线。轨迹控制管21通过接箍22依次与角度限位片23、割缝管M、扶正器四及测斜仪 30连接构成，根据设计角度弯曲。定向滑动导管沈由销钉25与割缝管27连接，设有角度限位片观，根据设计角度弯曲。在轨迹控制器1上设有滑动压套2和滑动压套壳体3，轨迹控制器1内设有长滑道4、短滑道6和滑套8，并设有限位键5，滑套8的前端部设有压盖7，在键槽杆9上设有尾管15，尾管15的后端部设有卡簧10、压力轴承11和轴承盒12，尾管15内设有长度调节器 13和调节器内杆17，长度调节器13的外部设有调节器外套14、Y型圈16、0型圈18和变扣19。见图2，表明完井用割缝防砂筛管的构造，在割缝防砂筛管35的尾管36上设有接箍37，在割缝防砂筛管35内设有割缝管38及角度限位片39，割缝防砂筛管35通过压套40 与防砂筛网41连接，在割缝防砂筛管35前端设有引斜42。超短半径径向高压水射流复式钻井、完井的工艺步骤是
(1)、锚定斜向器
用通径规通井至设计深度，下入斜向器，采用电测与陀螺定位按设计深度和方位锚
定；
(2)、开窗
下铣锥至斜向器位置进行开窗作业；
(3)、喷射钻进
下入喷射组合钻具，将喷射钻具组合下入井内喷射至设计井深，提出钻具；
(4)、完井
下入封隔器、割缝防砂筛管至完钻井深，坐封后完井；
采用喷射工具与常规钻井设备结合，能在油层内使喷射工具转弯造斜，曲率半径 3. 5 30米，并按水平方向喷射出50 200米的水平段。超短半径径向高压水射流复式钻井、完井方法
(1)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的喷头喷咀内设计有膛线，喷射出的水柱在破岩进尺时能形成比较规则的孔洞，地层不容易坍塌，完井时割缝防砂筛管可以顺利进入；
6(2)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的轨迹控制管，在多节预开口的钢管上安装角度限位片使其只能按照设计角度弯曲，在喷射钻进是配合轨迹控制器完成对井眼轨迹的控制；
(3)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的定向滑动导管，在多节预开口的钢管上安装角度限位片，使其只能按照设计角度弯曲，在造斜转弯段防止地层塌方和因为施加钻压导致轨迹控制管与地层摩擦阻力增大而影响正常施工；
(4)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的轨迹控制器，钻压分配装置和长度调节器构成，在喷射钻进是可以根据测斜仪提供的实时数据配合导向喷管和轨迹控制管进行井眼轨迹调整；
(5)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具割缝防砂筛管，在割缝管外套有防砂筛网可以下入超短半径水平钻井所钻的井眼轨迹内，并且强度高可以在地层坍塌是起到支撑作用，并且防止沙粒进入套管的作用。(6)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井完井工艺喷射钻进，能在设计深度完成曲率半径在3. 5 30米内转弯造斜工作，并延水平方向喷射钻进出50 200米的井眼轨迹，而且能下入割缝防砂筛管在所喷射井眼内，起到防砂作用。本发明的优点是施工工艺简单，使用常规钻井设备即可完成全部施工，无须配备较多的地面专用设备和工具，降低了钻井综合成本。造斜段的曲率半径仅为3. 5 30米，适合于各种井眼条件和油藏类型，尤其是不受井深的限制。能够多层位、同层位多井眼、孔径大，7寸套管井Φ 152 mm、5.5寸套管井Φ 116mm、水平井眼长200m左右，采收率显著提高， 而且解决了以往水平井无法完井的一大难题，并且在采油时还可以进行单井眼冲沙洗井。
权利要求
1.一种超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具，其特征在于超短半径径向高压水射流复式钻井工具是由超短半径径向高压水射流复式钻具组总体上半部分a和超短半径径向高压水射流复式钻具组总体下半部分b两部分组成，在超短半径径向高压水射流复式钻具的后部设有轨迹控制器(1)，前部设有测斜仪(30)、喷头(31)，中间部分设有轨迹控制管(21)和定向滑动导管(26)；喷头(31)由喷头体(32)、0型圈(33)和喷咀(34)组成，在喷头(31)内设有喷头体 (32)和0型圈(33)，喷头体(32)的后端设有喷咀(34)，在喷咀(34)内设有膛线；轨迹控制管(21)通过接箍(22)依次与角度限位片(23)、割缝管(24)、扶正器(29)及测斜仪(30)连接构成，根据设计角度弯曲；定向滑动导管(26)由销钉(25)与割缝管(27)连接，设有角度限位片(28)，根据设计角度弯曲；在轨迹控制器(1)上设有滑动压套(2 )和滑动压套壳体(3 )，轨迹控制(1)内设有长滑道(4)、短滑道(6)和滑套(8)，并设有限位键(5)，滑套(8)的前端部设有压盖(7)，在键槽杆(9)上设有尾管(15)，尾管(15)的后端部设有卡簧(10)、压力轴承(11)和轴承盒(12)， 尾管(15)内设有长度调节器(13)和调节器内杆(17)，长度调节器(13)的外部设有调节器外套(14)、Y型圈(16)、0型圈(18)和变扣(19)。
2.根据权利要求1所述的超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具，其特征在于 超短半径径向高压水射流复式完井工具采用割缝防砂筛管的构造形式，割缝防砂筛管(35) 通过接箍(37)连接尾管(36)，在割缝防砂筛管35内设有割缝管(38)及角度限位片(39)， 割缝防砂筛管(35)通过压套(40)与防砂筛网(41)连接，在割缝防砂筛管(35)前端设有引斜(42)。
3.一种超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工艺，其特征在于超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工艺步骤是(1)、锚定斜向器用通径规通井至设计深度，下入斜向器，采用电测与陀螺定位按设计深度和方位锚定；(2)、开窗下铣锥至斜向器位置进行开窗作业；(3)、喷射钻进下入喷射组合钻具，将喷射钻具组合下入井内喷射至设计井深，提出钻具；(4)、完井下入封隔器、割缝防砂筛管至完钻井深，坐封后完井；采用喷射工具与常规钻井设备结合，能在油层内使喷射工具转弯造斜，曲率半径 3. 5 30米，并按水平方向喷射出50 200米的水平段。
4.一种超短半径径向高压水射流复式钻井、完井方法，其特征在于(1)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的喷头喷咀内设计有膛线，喷射出的水柱在破岩进尺时能形成比较规则的孔洞，地层不容易坍塌，完井时割缝防砂筛管可以顺利进入；(2)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的轨迹控制管，在多节预开口的钢管上安装角度限位片使其只能按照设计角度弯曲，在喷射钻进是配合轨迹控制器完成对井眼轨迹的控制；(3)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的定向滑动导管，在多节预开口的钢管上安装角度限位片，使其只能按照设计角度弯曲，在造斜转弯段防止地层塌方和因为施加钻压导致轨迹控制管与地层摩擦阻力增大而影响正常施工；(4 )、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具的轨迹控制器，钻压分配装置和长度调节器构成，在喷射钻进是可以根据测斜仪提供的实时数据配合导向喷管和轨迹控制管进行井眼轨迹调整；(5)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井工具割缝防砂筛管，在割缝管外套有防砂筛网可以下入超短半径水平钻井所钻的井眼轨迹内，并且强度高可以在地层坍塌是起到支撑作用，并且防止沙粒进入套管的作用；(6)、根据超短半径径向高压水射流复式钻井完井工艺喷射钻进，能在设计深度完成曲率半径在3. 5 30米内转弯造斜工作，并延水平方向喷射钻进出50 200米的井眼轨迹， 而且能下入割缝防砂筛管在所喷射井眼内，起到防砂作用。
全文摘要
本发明涉及一种超短半径径向高压水射流复式钻井、完井工具及其工艺，其特征在于是由超短半径径向高压水射流复式钻具组总体上半部分a和超短半径径向高压水射流复式钻具组总体下半部分b两部分组成，在超短半径径向高压水射流复式钻具的后部设有轨迹控制器，前部设有测斜仪、喷头，中间部分设有轨迹控制管和定向滑动导管。采用的工艺步骤是锚定斜向器、开窗、喷射钻进、完井，采用喷射工具与常规钻井设备结合，能在油层内使喷射工具转弯造斜，曲率半径3.5～30米，并按水平方向喷射出50～200米的水平段。本发明具有施工工艺简单、钻井综合成本低的特点，造斜段的曲率半径仅为3.5～30米，适合于各种井眼条件和油藏类型。
文档编号E21B29/06GK102220842SQ201110123478
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者冯利利, 孙龙昌, 张亚胜, 张忠涛, 张晓 , 张朝纯, 张朝绪, 杨智光, 王利军, 王悦, 白雪松, 计万仁, 计万军, 韩军, 黄铁军 申请人:张朝纯