套管开窗系统的制作方法

1.本实用新型涉及侧钻定向井领域，进一步的，涉及一种套管开窗系统，尤其涉及一种用于老井侧钻的连续管套管开窗系统。


背景技术：

2.连续管作业机被誉为“万能作业机”，其连续管具有不用接单根、带压快速起下等特点，已经在油田各种工艺作业中发挥了重要的作用。当前，我国大部分油田处于开发中后期，急需老井稳产、关停井复产，侧钻定向井是恢复老井产量的有效手段，每年侧钻井次达到上千口，而其中套管开窗是老井侧钻定向井必须进行的一趟工艺，套管开窗后才可以进行后续工艺作业。
3.目前，在套管开窗的作业过程中，普遍采用常规管柱(需要接单根)在套管上开一个倒水滴状的窗口或者对套管进行锻铣作业。以套管开窗为例，当前的常规管柱施工工序复杂、工人劳动强度大、耗时长，严重影响老井侧钻的经济性。如套管开窗前，需要将造斜器底座先下放至井筒内的指定深度处，校深后打压坐封；再下入陀螺侧位仪测出造斜器的定位键方位，确定开窗的方位，然后起出陀螺侧位仪；在井场地面上计算出造斜器斜面的方位，调整造斜器与底座配合角度，然后在通过常规管柱接单根下入造斜器，使造斜器插入底座内，完成造斜器方位确定，并确定坐封完好。造斜器在完成坐封与确定方位后，通过采用常规管柱下入铣锥，并沿着造斜器的斜面对套管进行开窗，在某些情况下需要下两趟管柱，一趟管柱进行老井套管开窗，另一趟管柱是窗口的修整，工序复杂并且经济性差，仅仅套管开窗就需要耗时2至3天的时间。
4.针对相关技术中套管开窗作业工序复杂、费时耗力，作业效率较低的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
5.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种套管开窗系统，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种套管开窗系统，工序简单，一趟管柱即可完成原来需要多趟管柱才能实现的作业内容，提高作业的集约性，大幅节省了作业时间，提高了经济效益，降低了工人的劳动强度以及辅助设备的动用次数，大大提高了开窗的作业效率。
7.本实用新型的目的可采用下列技术方案来实现：
8.本实用新型提供了一种套管开窗系统，所述套管开窗系统包括连续管、造斜器、在所述套管上进行开窗作业的铣锥、采集所述造斜器的斜面所在深度数据以及方位数据的第一测量短接、带动所述造斜器旋转以调整其斜面所在方位的转向器和控制器，其中：
9.所述转向器、所述第一测量短接、所述铣锥以及所述造斜器由上至下顺序设置于所述连续管的底端，并随所述连续管下入至所述套管内的预设深度，所述第一测量短接的检测信号输出端与所述控制器的检测信号接收端电性连接，所述控制器的控制信号输出端
与所述转向器的控制端电性连接，以根据所述第一测量短接采集到的数据对所述转向器的转向进行控制；所述铣锥与所述造斜器之间可断开地连接，以使所述铣锥对所述套管进行开窗作业。
10.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括对所述造斜器进行固定的造斜器底座，所述造斜器底座设置于所述造斜器的底部，且所述造斜器底座在所述套管的环空内形成坐封。
11.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述铣锥与所述造斜器之间设置有中心管，所述中心管的两端分别与所述铣锥的底部和所述造斜器的顶部可断开地连接。
12.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括带动所述铣锥进行旋转的螺杆钻具，所述螺杆钻具的顶部与所述第一测量短接的底部连接，所述螺杆钻具的底部与所述铣锥的顶部连接。
13.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括驱动所述螺杆钻具旋转的泥浆泵，所述泥浆泵的输出短接入所述套管的环空，所述控制器的控制信号输出端与所述泥浆泵的控制端电性连接。
14.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括注入头，所述泥浆泵的输出端以及所述连续管均穿过所述注入头后伸入至所述套管内。
15.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括采集所述螺杆钻具的扭矩以及钻压值的第二测量短接，所述第二测量短接设置于所述转向器的上方，且所述第二测量短接的底部与所述转向器的顶部连接，所述第二测量短接的检测信号输出端与所述控制器的检测信号接收端电性连接。
16.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括数据采集仪，所述数据采集仪的检测信号接收端分别与所述第一测量短接的检测信号输出端和所述第二测量短接的检测信号输出端电性连接，所述数据采集仪的检测信号输出端与所述控制器的检测信号接收端电性连接。
17.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括将开窗作业所产生的颗粒物循环外排的循环阀，所述循环阀设置于所述第二测量短接的上方，且所述循环阀的底部与所述第二测量短接的底部连接，所述控制器的控制信号输出端与所述循环阀的控制端电性连接。
18.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括丢手和连接器，所述连接器的顶部与所述连续管的底端连接，所述连接器的底部与所述丢手的顶部连接，所述丢手的底部与所述循环阀的顶部连接，所述丢手上设置有打捞颈。
19.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述套管开窗系统还包括连续管作业滚筒，所述连续管缠绕于所述连续管作业滚筒上。
20.由上所述，本实用新型的套管开窗系统的特点及优点是：将转向器、第一测量短接、铣锥以及造斜器由上至下顺序设置于连续管的底端，并随连续管下入至套管内的预设深度，通过第一测量短接采集造斜器的斜面所在深度数据以及方位数据，进而可通过转向器带动造斜器旋转以调整其斜面所在方位，并通过调节连续管下入套管内的长度以调整造斜器的斜面所在深度，保证开窗位置的准确性，在确定开窗位置后，通过打压即可断开铣锥，铣锥沿造斜器的斜面对套管进行开窗作业，整个作业过程一趟钻即可完成，大幅节省了
作业时间，提高了经济效益和作业效率，有效降低了工人的劳动强度以及配套设备的使用量，实现了套管开窗作业安全、有序的进行。另外，本实用新型实现了套管开窗作业时参数施加可控以及可视化，自动化程度大大提高，适用于老井套管开窗作业。
附图说明
21.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
22.图1：为本实用新型套管开窗系统的结构示意图。
23.图2：为本实用新型套管开窗系统的电路结构框图。
24.图3：为本实用新型套管开窗系统的工艺流程图之一。
25.图4：为本实用新型套管开窗系统的工艺流程图之二。
26.本实用新型中的附图标号为：
27.1、连续管；
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2、造斜器底座；
28.3、造斜器；
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4、中心管；
29.5、铣锥；
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6、螺杆钻具；
30.7、第一测量短接；
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8、转向器；
31.9、第二测量短接；
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10、循环阀；
32.11、丢手；
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12、连接器；
33.13、注入头；
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14、连续管作业滚筒；
34.15、泥浆泵；
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16、数据采集仪；
35.17、控制器；
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18、套管。
具体实施方式
36.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
37.实施方式一
38.如图1、图2所示，本实用新型提供了一种套管开窗系统，该套管开窗系统包括连续管1、造斜器3、在套管18上进行开窗作业的铣锥5、采集造斜器3的斜面所在深度数据以及方位数据的第一测量短接7、带动造斜器3旋转以调整其斜面所在方位的转向器8和控制器17。其中：连续管1的顶端位于地面上，转向器8、第一测量短接7、铣锥5以及造斜器3由上至下顺序设置于连续管1的底端，并随连续管1下入至套管18(即：井筒)内的预设深度，第一测量短接7的检测信号输出端与控制器17的检测信号接收端电性连接，控制器17的控制信号输出端与转向器8的控制端电性连接，第一测量短接7将采集到的数据传输至控制器17，控制器17根据第一测量短接7采集到的数据对转向器8的转向进行控制；铣锥5与造斜器3之间可断开地连接，达到预设深度且调节造斜器3的斜面对准套管18开窗位置后，通过打压切断铣锥5与造斜器3之间的连接，以使铣锥5能够沿着造斜器3的斜面对套管18进行开窗作业。
39.本实用新型将转向器8、第一测量短接7、铣锥5以及造斜器3由上至下顺序设置于连续管1的底端，并随连续管1下入至套管18内的预设深度，通过第一测量短接7采集造斜器3的斜面所在深度数据以及方位数据，进而可通过转向器8带动造斜器3旋转以调整其斜面
所在方位，并通过调节连续管1下入套管18内的长度以调整造斜器3的斜面所在深度，保证开窗位置的准确性，在确定开窗位置后，通过打压即可断开铣锥5，铣锥5沿造斜器3的斜面对套管18进行开窗作业，整个作业过程一趟钻即可完成，大幅节省了作业时间，提高了经济效益和作业效率，有效降低了工人的劳动强度以及配套设备的使用量，实现了套管开窗作业安全、有序的进行。另外，本实用新型通过控制器17可对井筒中采集的数据进行查看，并通过控制器17对造斜器3的斜面所在深度以及方位进行调整，实现了套管开窗作业时参数施加可控以及可视化，自动化程度大大提高，适于推广使用。
40.进一步的，第一测量短接7采用现有的测深与测方位短接即可。
41.进一步的，第一测量短接7上设置有距离传感器和陀螺仪传感器。通过距离传感器采集采集造斜器3的斜面所在深度，通过陀螺仪传感器采集造斜器3的斜面所在方位。当然，第一测量短接7也可采用mwd(井下随钻测量系统)，能够完成对造斜器3的斜面所在深度数据以及方位数据进行采集以及采集数据的对外传输即可。
42.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，套管开窗系统还包括连续管作业滚筒14，位于地面上的连续管1整体缠绕于连续管作业滚筒14上，通过转动连续管作业滚筒14可调节连续管1下入井筒内的长度。连续管1采用连续的高等级管材，通过连续管作业滚筒14可实现连续的上提和下放作业，无须接单根作业，连续管1可以连续循环液体以及带电缆作业。
43.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，套管开窗系统还包括造斜器底座2，造斜器底座2设置于造斜器3的底部，造斜器3的底部与造斜器底座2的顶部连接，造斜器底座2在套管18的环空内形成坐封，通过造斜器底座2将造斜器3固定与套管18内的预设深度，并对套管18的环空进行坐封，以保证开窗作业的顺利完成。
44.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，铣锥5与造斜器3之间设置有中心管4，中心管4的顶端与铣锥5的底部可断开地连接，中心管4的底端与造斜器3的顶部可断开地连接。通过打压可使铣锥5、造斜器3以及中心管4相断开，脱开后依靠下放连续管1，使铣锥5沿着造斜器3的斜面对套管进行开窗作业。
45.进一步的，铣锥5、中心管4与造斜器3可为一体成型结构。当然，铣锥5、中心管4与造斜器3之间也可采用剪切销钉连接，能够满足通过打压可使铣锥5、造斜器3以及中心管4相断开的要求即可。
46.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，套管开窗系统还包括螺杆钻具6，螺杆钻具6用于带动铣锥5进行旋转，螺杆钻具6的顶部与第一测量短接7的底部连接，螺杆钻具6的底部与铣锥5的顶部连接。螺杆钻具6是驱动铣锥5旋转的部件，通过打压(即：相井筒内泵入压力流体)，即可带动螺杆钻具6的转子旋转，进而带动铣锥5完成套管开窗作业。
47.进一步的，如图1、图2所示，套管开窗系统还包括泥浆泵15，泥浆泵15设置于地面上，泥浆泵15的输出短接入套管18的环空，控制器17的控制信号输出端与泥浆泵15的控制端电性连接。通过泥浆泵15向井筒内泵入压力流体，以驱动螺杆钻具6旋转，可通过控制器17对泥浆泵15的工作状态进行控制，进而控制螺杆钻具6的转速。
48.进一步的，如图1所示，套管开窗系统还包括注入头13，注入头13设置于井口处，泥浆泵15的输出端以及连续管1均穿过注入头13后伸入至套管18内。
49.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1、图2所示，套管开窗系统还包括第二测
量短接9，第二测量短接9用于在螺杆钻具6旋转过程中采集螺杆钻具6的扭矩以及钻压值，第二测量短接9设置于转向器8的上方，且第二测量短接9的底部与转向器8的顶部连接，第二测量短接9的检测信号输出端与控制器17的检测信号接收端电性连接。第二测量短接9采集到的螺杆钻具6的扭矩数据以及钻压值数据传输至控制器17，控制器17根据接收到的数据对泥浆泵15进行控制，以调节螺杆钻具6的转速和钻进压力，从而达到钻进参数校正的目的。
50.进一步的，第二测量短接9采用现有的开窗参数测量短接即可。
51.进一步的，第二测量短接9上设置有扭矩传感器上设置有扭矩传感器和压力传感器。通过扭矩传感器采集螺杆钻具6的扭矩，通过压力传感器采集螺杆钻具6的钻压值。
52.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1、图2所示，套管开窗系统还包括数据采集仪16，数据采集仪16的检测信号接收端分别与第一测量短接7的检测信号输出端和第二测量短接9的检测信号输出端电性连接，数据采集仪16的检测信号输出端与控制器17的检测信号接收端电性连接。
53.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1、图2所示，套管开窗系统还包括循环阀10，循环阀10用于将开窗作业所产生的颗粒物循环外排，循环阀10设置于第二测量短接9的上方，且循环阀10的底部与第二测量短接9的底部连接，控制器17的控制信号输出端与循环阀10的控制端电性连接。通过控制器17控制循环阀10的开合，循环阀10开启后，泥浆泵15能够获得更大排量的循环，从而带出套管18开窗作业过程中产生的体积较大的固体颗粒物。
54.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，套管开窗系统还包括丢手11和连接器12，连接器12的顶部与连续管1的底端连接，连接器12的底部与丢手11的顶部连接，丢手11的底部与循环阀10的顶部连接，丢手11上设置有打捞颈。在套管18开窗作业过程中，如果遇到异常情况下，可脱开丢手11，使丢手11以下的管柱与连续管1相断开，进而可先起出连续管1，再通过丢手11上设置的打捞颈打捞出余下管柱。其中，连接器12为开窗作业的管柱与连续管1进行连接的工具，起到承上启下的作用。
55.实施方式二
56.如图3所示，本实用新型的套管开窗系统套管开窗系统所采用的开窗方法，包括如下步骤：
57.步骤s1：通过连续管1将造斜器3、铣锥5、第一测量短接7以及转向器8依次下入至套管18(即：井筒)内；
58.在步骤s1中，第一测量短接7下入套管18过程中，实时采集套管的深度数据与方位数据，以获得井筒数据，控制器17根据井筒数据确定开窗位置所对应的造斜器3的斜面所在深度以及方位。其中，控制器17可采用现有的数据分析仪器。
59.步骤s2：第一测量短接7采集造斜器3的斜面所在深度数据以及方位数据，并发送至控制器17；
60.步骤s3：控制器17控制转向器8旋转，以调节造斜器3的斜面旋转至满足施工要求的最终方位，同时调节连续管1下入套管18内的长度，以调节造斜器3的斜面至满足施工要求的深度；
61.步骤s4：断开铣锥5与造斜器3，控制铣锥5沿造斜器3的斜面对套管18进行开窗作业。
62.进一步的，如图4所示，步骤s4还包括：
63.步骤s401：通过泥浆泵15打压使造斜器底座2在套管18的环空内形成坐封，以及通过泥浆泵15打压使铣锥5与中心管4相断开；
64.步骤s402：下放连续管1，铣锥5沿着造斜器3的斜面对套管18进行开窗作业。
65.进一步的，在步骤s402中，通过泥浆泵15泵送压力流体，驱动螺杆钻具6旋转，以带动铣锥5进行开窗作业。
66.进一步的，在步骤s402中，通过第二测量短接9采集套管18开窗过程中螺杆钻具6的扭矩和钻压值，然后回传至地面上的控制器17，以对螺杆钻具6的钻进参数进行校正。
67.进一步的，在步骤s402中，通过控制器17控制循环阀10开启，使泥浆泵15获得更大排量的循环，以将开窗作业过程中所产生的颗粒物循环外排。
68.进一步的，在步骤s402中，在套管18开窗作业过程中，如果遇到异常情况下，可脱开丢手11，使丢手11以下的管柱与连续管1相断开，再通过所述丢手11上设置的打捞颈对所述丢手11下方的管柱进行打捞。
69.以下本实用新型的一个具体实施例：
70.首先，依靠连续管1将造斜器底座2、造斜器3、中心管4、铣锥5、螺杆钻具6、第一测量短接7、转向器8、第二测量短接9、循环阀10、丢手11和连接器12下入到井筒内，然后依靠转向器8与第一测量短接7实现整套工具的定深以及定方位，该操作由地面上的数据采集仪16和控制器17实现数据信息的传输和控制；套管18开窗作业过程中，依靠地面上的泥浆泵15、螺杆钻具6以及铣锥5实现套管快速开窗，其间通过第二测量短接9采集开窗时螺杆钻具6扭矩和钻压值，并通过控制器17控制泥浆泵15泵入压力液的强度，从而对开窗参数进行校正。选用的铣锥5具有开窗与修窗的功能，可一体化完成开窗作业，最终一趟管柱实现造斜器3的斜面所在深度以及方位的确定，并完成开窗以及修窗作业。
71.本实用新型的套管开窗系统的特点及优点是：
72.一、该套管开窗系统能够实现套管开窗作业一趟钻完成，具有更好的经济效益，且大大提高了作业效率。
73.二、该套管开窗系统降低了工人的劳动强度以及配套设备的使用量，延长设备的使用寿命，更适于野外环境下进行开窗作业。
74.三、该套管开窗系统具有更高的安全性，保证开窗作业的有序完成。
75.四、该套管开窗系统实现了套管开窗作业的参数可视化以及远程控制，自动化程度大大提高。
76.以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。