定向开窗水平钻孔装置的制作方法

本实用新型属于油田装备领域，涉及定向开窗水平钻孔装置。

背景技术：

油气田在开发过程中，由于油藏形成的特性，会有近30%剩余油藏在断层后或驱替不到的油层内，这些油藏是利用常规技术开采不到的，这些油藏被地质人称作侧机体、土豆层等等。随着油田开采技术的不断升级，对于此类油藏，出现了诸如体积压裂、T型钻井、径向钻孔、超短半径水平钻井等技术，但上述技术存在开采方向不确定、水平钻进达不到剩余油藏深度等缺点。因为目前所使用的柔性钻杆在斜向器的引导下，水平钻进地层，但是由于柔性钻杆的坚硬度不够，水平钻进一段距离后，如果碰到坚硬的岩层等情况，容易造成柔性钻杆偏离原来轨道。因此需要设计一种钻具，具有柔性钻具的特性，可以转弯，但在水平钻进时保持平直，不会偏离原来的轨道。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种定向开窗水平钻孔装置，克服目前柔性钻杆如果碰到坚硬的岩层等情况，容易偏离原来轨道的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：一种定向开窗水平钻孔装置，包括钻头和柔性钻杆，所述的钻头和柔性钻杆之间连接有多个柔性变直单元，每个柔性变直单元包括内芯、主体、压帽、大备帽和小备帽，主体套装在内芯上，内芯为中空，中央形成过水通道，内芯外壁上设有球形突起，球形突起表面装有多个小钢球，多个小钢球沿着球形突起的圆周表面平均排列，球形突起的底部收缩成直面，直面与主体之间能够形成紧密配合；主体顶端套装有压帽，主体和压帽的内壁上有和球形突起相配合的弧形凹面，球形突起正好位于弧形凹面内，弧形凹面中央开有条状凹槽，小钢球正好位于条状凹槽内，条状凹槽的长度与球形突起底部直面的长度相等；所述的主体和压帽外部用大备帽压紧，主体底端用小备帽压紧。

进一步的，所述的小钢球为8个。

采用上述技术方案的积极效果：本实用新型钻进到水平井眼后，与钻头附近连接的柔性变直单元会变成直钻杆（相当于钻铤），能按照地质提供的剩余油方向精准钻进，且钻进距离可超越现有技术的2倍以上，能够直接钻进到剩余油藏深度，使剩余油得到更大程度的挖潜；整个钻进过程中采用的柔性钻具没有扶正装置，却能保证水平井眼的轨迹保持平直，以达到远距离水平钻进的目的。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中柔性变直单元的放大图；

图3是钻头的放大示意图。

图中，1钻头，2柔性钻杆，3柔性变直单元，4内芯，5主体，6压帽，7大备帽，8小备帽，9过水通道，10球形突起，11小钢球。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制：

实施例1

图1是本实用新型的结构示意图，图2是图1中柔性变直单元的放大图，图3是钻头的放大示意图，如图所示，一种定向开窗水平钻孔装置，包括钻头1和柔性钻杆2，所述的钻头1和柔性钻杆2之间连接有多个柔性变直单元3，每个柔性变直单元3包括内芯4、主体5、压帽6、大备帽7和小备帽8，主体5套装在内芯4上，内芯4为中空，中央形成过水通道9，钻进时高压水流从过水通道通过，然后从钻头的出水口喷出。内芯4外壁上设有球形突起10，球形突起10表面装有多个小钢球11，多个小钢球11沿着球形突起10的圆周表面平均排列，球形突起10的底部收缩成直面，直面与主体5之间能够形成紧密配合。直面的作用当直面和主体形成紧密配合时，多个柔性变直单元无法弯曲；当主体从直面脱开时，多个柔性变直单元在球形突起和弧形凹面的作用下，可以产生一定角度的弯曲。主体5顶端套装有压帽6，主体5和压帽6的内壁上有和球形突起10相配合的弧形凹面，球形突起10正好位于弧形凹面内，弧形凹面中央开有条状凹槽，小钢球11正好位于条状凹槽内，条状凹槽的长度与球形突起10底部直面的长度相等。条形凹槽和直面的长度相等，此设计保证小钢球发生位移，即球形突起发生位移，主体和直面正好发生紧密配合，让柔性变直单元变成直钻杆，防止柔性变直单元之间产生扭动。所述的主体5和压帽6外部用大备帽7压紧，主体5底端用小备帽8压紧。

具体的，所述的小钢球11为8个。

实施例2

一种定向开窗水平钻孔装置的工艺方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）首先在套管内锚定斜向器，然后在斜向器的对侧套管上开窗；

（2）利用斜向器在短距离内完成90°转弯，再利用柔性水平钻具沿目的层水平方向延伸钻进至进尺极限，钻头带动多个柔性变直单元和柔性钻杆进行水平延伸钻进，水流通过过水通道直达钻头，然后通过钻头上的出水口喷出，钻头的出水口和内径之间有面积差，导致水流产生压差，在压差的作用下，主体从内芯的底部脱出，柔性变直单元能够发生弯曲，因此在斜向器的作用下进行转弯，钻头带动多个柔性变直单元和柔性钻杆水平进入油层；

（3）在钻进的过程中，由于钻头受到岩层的阻力，使得主体沿着内芯产生了相对滑动，多个柔性变直单元变成直钻杆，保证水平井眼的轨迹保持平直，由于水平钻孔装置的创新结构及抗扭力的增大，使得水平钻进距离提升了3倍以上。

试验例1

2017年在吉林油田致密油区块乾188-10C井，目的层深度约1800m，目的层厚度5.5m，应用本发明进行超短半径水平钻井，水平钻进长度达到101.3m，而未改进前水平钻进长度最多30m，水平钻进距离提升了3倍以上，得到了用户的一致好评。