用于定向尾管钻井的尾管钻进组件的制作方法

本实用新型涉及石油天然气行业中的钻井完井技术领域可实现尾管定向钻进作业的装置，特别是涉及一种用于定向尾管钻井的尾管钻进组件。

背景技术：

尾管钻井技术是指用常规钻井工艺钻到一定井深后，用钻杆与尾管钻井系统连接进行钻进，完钻后固井并将钻杆起出，把尾管留在井下的一种钻井技术，是国际前沿的新兴钻井技术。发表于《石油钻探技术》2003年31卷第2期的论文《尾管钻井技术及其应用》介绍了国外尾管钻井技术现状及应用情况。

中国专利号200810137580.3公开了一种尾管钻井和完井工艺，包括(1)、尾管钻柱连接；包括有方钻杆、钻杆、可分别进行钻井和完井的旋转尾管悬挂器、尾管、花篮式胶塞座、浮箍、钻头；(2)、尾管钻井；用气体作为循环介质进行钻井；(3)、完钻后；循环钻井液；(4)、坐挂尾管和送入工具与尾管悬挂器解脱；通过向钻柱内投入工作球，循环钻井液升压至5兆帕，旋转尾管悬挂器卡瓦坐挂到上一级套管上，钻井液继续升压至8兆帕，送入工具与尾管悬挂器解脱并保持密封，继续升压到15兆帕，固井通道打开，可进行注水泥；(5)、完井管柱连接；水泥头与旋转机构相连，旋转机构与尾管钻柱相连；(6)、旋转尾管固井；转动转盘，注水泥浆，通过向管柱内投入实心塞，替钻井液，碰压后升压至15兆帕，实心塞与空心塞复合并保持密封，一同下行，与胶塞座复合并保持密封；(7)、坐封尾管悬挂器；上提送入工具一定高度，下压钻柱，将旋转尾管悬挂器密封机构坐封到上一级套管内；(8)、起出钻杆和送入工具。但在深井、超深井中复杂层的尾管钻井完井内径小，且所用的尾管悬挂器结构复杂，给尾管钻井和固完井施工带来较大风险。

中国专利号201510655103.6公开了一种膨胀式尾管钻井作业装置，包括尾管钻进组件，尾管连接及启动组件和尾管膨胀组件三部分，其中：尾管钻进组件为伸出底部尾管的钻进工具部分，包括自下而上依次连接的双心扩眼钻头、密封中心管和设置在密封中心管内的浮箍、球座；尾管连接及启动组件连接在尾管膨胀组件与尾管钻进组件之间，由内管柱和外管柱两部分套装组成；其中，内管柱包括：与密封中心管通过剪切销钉连接的花键轴，与花键轴连接的中心管，和设在花键轴上方的膨胀锥，密封中心管上部设有密封头，花键轴外设有花键头；外管柱包括：与膨胀套管连接的膨胀启动器，连接在膨胀启动器下方的锁定短节和空心扩眼钻头，锁定短节下部设有与密封中心管上部密封头阻挡配合的剪切座，且密封头与锁定短节构成轴向滑动密封配合，锁定短节上部设有与花键轴外设花键头滑动配合的花键槽，膨胀锥与膨胀启动器的膨胀锥面形成密封配合；尾管膨胀组件位于尾管钻井作业装置上部，包括膨胀套管、固化在膨胀套管外的膨胀悬挂器、连接在膨胀套管顶部的膨胀喇叭口，以及贯穿膨胀喇叭口向下与花键轴连接的在其中心管。该装置和方法将尾管钻井和膨胀套管结合为一趟钻实现，但仅仅能实现膨胀管柱回收，尾管钻进管柱永久性留在井底，给后续钻井造成较大困难。

综合以上，公开的尾管钻井技术大多仅可用于钻井过程中的最后一开次完井，即充当完井尾管进行完井作业，难以进行后续钻进作业，无法充当技术套管封隔地层，属于一次性尾管钻井和完井装置；同时，lwd、mwd之类昂贵的测量仪器设备必须起出井口，导致一次性尾管钻井装置无法安装随钻测量仪器，难以实现定向尾管钻井作业。

技术实现要素：

本实用新型针对现有公开的尾管钻井技术所面临的难题，提出一种用于定向尾管钻井的尾管钻进组件。该组件作为尾管钻井的关键核心部件，可进行尾管定向钻井作业，并可解决尾管钻进和钻具回收问题，完井后尾管可充当技术套管，封隔复杂地层后可继续钻进。

本实用新型的技术方案是：

一种用于定向尾管钻井的尾管钻进组件，由外管柱和内管柱组成，外管柱包括空心结构的辅助扩眼钻头、连接在辅助扩眼钻头上部的扩眼驱动机构、安装有密封轴承的旋转密封机构和尾管部件；内管柱包括伸出辅助扩眼钻头的随钻扩眼钻头、底部钻具组合、球座以及位于外管柱内部的锚定机构、马达和内管部件。锚定机构位于扩眼驱动机构内，初始状态下，锚定机构上的锚爪呈收缩状态，通过钻井液脉冲信号可伸出锚爪，实现锚定机构和扩眼驱动机构之间锚定，使辅助扩眼钻头伴随内管上的随钻扩眼钻头同步钻进。马达安装在锚定机构以上的内管上，通过钻杆驱动随钻扩眼钻头旋转，锚定机构和旋转密封机构带动扩眼驱动机构驱动辅助扩眼钻头旋转，扩眼驱动机构和尾管之间通过旋转密封机构形成旋转的动密封，尾管不随辅助扩眼钻头转动。

用于定向尾管钻井的尾管钻进组件，其底部钻具组合可包括旁通阀、螺杆钻具、螺旋稳定器和旋转导向工具，可根据实际需要进行调整，可安装lwd或mwd随钻测量仪器，实现定向钻进和随钻测量。

用于定向尾管钻井的尾管钻进组件，待尾管钻井作业结束后，随钻扩眼钻头、底部钻具组合、锚定机构一次性起出井内，形成畅通的井筒。

本实用新型专利的优点在于：

（1）采用随钻扩眼钻头和辅助扩眼钻头相结合的钻进扩眼方式，在底部钻具组合上可安装随钻测量仪器，可实现定向尾管钻进和随钻测量；

（2）采用锚定机构和扩眼驱动机构、旋转密封机构配合设计，可同时实现尾管滑动钻进和复合钻进，提高钻进速度；

（3）尾管钻进后，钻具可实现全部回收，尾管可充当技术套管完井，实现尾管回接和裸眼封堵复杂层，为后续钻进提供条件。

附图说明

图1为本实用新型的用于定向尾管钻井的尾管钻进组件结构示意图；

图2为本实用新型的尾管钻进组件下入示意图；

图3为本实用新型的尾管钻进组件工作示意图。

图中：1.随钻扩眼钻头，2.辅助扩眼钻头，3.扩眼驱动机构，4.旋转密封机构，5.密封轴承，6.锚定机构，7.底部钻具组合，8.马达，9.尾管，10.内管，11.锚爪，12.球座，13.膨胀悬挂器，14.膨胀锥，15.钻杆，16.传压机构，17.密封堵头，18.上层套管。

具体实施方式

现结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述。

参照附图1，一种用于定向尾管钻井的尾管钻进组件，由外管柱和内管柱组成，外管柱包括辅助扩眼钻头2、扩眼驱动机构3、旋转密封机构4和尾管9，辅助扩眼钻头2为可与尾管9柱连接的空心pdc套管扩眼钻头，扩眼驱动机构3连接在辅助扩眼钻头2上部，旋转密封机构4上安装有密封轴承5，可实现旋转密封，扩眼驱动机构3和尾管9之间通过旋转密封机构4形成旋转的动密封，尾管9不随辅助扩眼钻头2转动。

内管柱包括随钻扩眼钻头1、底部钻具组合7、球座12、锚定机构6、马达8和内管10，其中随钻扩眼钻头1、底部钻具组合7和球座12伸出外管柱，锚定机构6、马达8和内管10位于外管柱内部。

尾管9上部与膨胀悬挂器13连接，膨胀悬挂器13在内管10和尾管9之间从上而下依次预置有膨胀锥14和密封堵头17，传压机构16安装在内管10上，且位于膨胀锥14和密封堵头17之间，传压机构16在一定压力下打开连通内管10内外空间。

锚定机构6位于扩眼驱动机构3内，初始状态下，锚定机构6上的锚爪11呈收缩状态，通过钻井液脉冲信号可伸出锚爪11，实现锚定机构6和扩眼驱动机构3之间锚定。

马达8安装在锚定机构6以上的内管10上，通过内管10驱动随钻扩眼钻头1旋转，锚定机构6和旋转密封机构4带动扩眼驱动机构3驱动辅助扩眼钻头2旋转，实现辅助扩眼钻头2和随钻扩眼钻头1同步钻进。底部钻具组合7包括旁通阀、螺杆钻具、螺旋稳定器和旋转导向工具，根据实际需要进行调整，可安装lwd或mwd随钻测量仪器，实现定向钻进和随钻测量。

本实用新型需配合高抗扭尾管9、尾管悬挂器和钻杆实现尾管钻井作业，现提供一种配合膨胀悬挂器13作业的实施例。

参照附图2和3，尾管9上部与膨胀悬挂器13连接，膨胀悬挂器13在内管10上预置有膨胀锥14、传压机构16和密封堵头17。首先下入辅助扩眼钻头2、扩眼驱动机构3、尾管9外管柱，再下入随钻扩眼钻头1、底部钻具组合7、锚定机构6、内管10、马达8内管柱，再将膨胀悬挂器13连接内管柱和外管柱，膨胀悬挂器13采用钻杆15伴送的方式下入，参照附图2所示。

尾管9钻进时，参照附图3所示，先通过钻井液脉冲信号使锚定机构6动作，实现与扩眼驱动机构3的锚定，马达8带动随钻扩眼钻头2转动，同时通过锚定机构6和扩眼驱动机构3带动辅助扩眼钻头2旋转，钻杆15和尾管9充当钻具进行滑动钻进，实现随钻扩眼和辅助扩眼同步进行，但马达8以上的内管柱和尾管9不旋转；复合钻进时，井口转动转盘和钻杆15，钻杆15和马达8共同作用实现复合钻进，尾管9随钻下入裸眼井眼。

尾管9钻进结束后，先通过钻井液脉冲信号解除锚定机构6与扩眼驱动机构3间的锚定，憋压使传压机构16打开，液压传递至尾管9和内管10之间的环形空间，在膨胀锥14和密封堵头17之间形成压力腔，密封堵头17轴向限位在内管10上，膨胀锥14向上移动并液压坐挂膨胀悬挂器13，将尾管9悬挂密封于上层套管18内。坐挂后上提钻杆15，密封堵头17、马达8、随钻扩眼钻头1一次性起出井口，单次回收形成畅通的井筒，满足后续下钻继续钻进作业要求。

本实用新型采用随钻扩眼钻头1和辅助扩眼钻头2相结合的钻进扩眼方式，可实现尾管9随钻下入，可实现旋转导向钻进和随钻测量；尾管钻进后，钻具可实现全部回收，尾管9可充当技术套管完井，实现尾管9回接和裸眼封堵复杂层，为后续钻进提供条件，解决漏失以及井眼不稳定的问题，从而减少井下事故，提高了钻井安全性，降低钻井风险。