一种实现套管回接的等井径钻井工具及其操作方法与流程

本发明涉及油田钻探工程，特别涉及一种实现套管回接的等井径钻井工具。

背景技术：

1、等井径钻井技术是膨胀管技术的延续，其利用等井径膨胀管技术作为钻井过程中的应急措施，形成临时井壁来封堵复杂地层，不损失井眼内径，从而优化以及完善井身结构，达到钻井目的。该技术可在下步钻进过程中采用同样的钻具规格进行钻进，达到最终完井井眼更大的目的，尽可能提高钻井周期并节约钻井成本。

2、等井径钻井技术是井眼设计的重大突破，可以实现在中部及上部井段井径缩小，且能维持或增大原完井尺寸，减低由于井眼影响导致的井径损失，可以把井钻的更深，并获得更大的完井内径。

3、等井径钻井套管回接技术及配套工具是等井径钻井技术关键单项技术及工具，通过等井径钻井套管回接技术及配套工具，最终可实现全井筒等井径。当前，等井径钻井技术主要在裸眼段进行一段或者多段封堵，还无法实现连续等井径封堵。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种实现套管回接的等井径钻井工具及其操作方法，用于对裸眼井段不稳定地层进行封堵且不改变原井身结构。指导制定等井径套管回接钻井施工方案及现场施工作业，优化施工工艺及施工工具组合，解决等井径钻井套管回接技术难题，从而，实现全井筒内径无损失钻进，能够有效优化井身结构，降低作业成本，达到降本增效的目的。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、一方面，本发明的实施例提供了一种实现套管回接的等井径钻井工具，包括变径套管鞋1、变径膨胀工具串2、套管9、钻杆10、扩眼器11、胶塞12、封隔器13、磨鞋15和钻头16，所述变径套管鞋1安装在套管9的下部，主要作用与封隔器贴合完成下部膨胀管的悬挂以及对环空的密封。变径膨胀工具串2串用于膨胀管膨胀，由变径膨胀锥、膨胀执行机构等组成，可满足小直径下入，大直径膨胀需要。所述变径套管鞋1通过套管接箍8上的螺纹与套管9连接。

4、在本发明较佳的实施例中，所述变径膨胀工具串2由膨胀管3、钻杆4、膨胀执行机构5、变径锥6以及固井附件7组成。变径膨胀工具串2分为内外管柱。内管柱由膨胀执行结构5、变径锥6组成。外管柱由固井附件7与膨胀管3组成。外管柱固井附件7通过螺纹与膨胀管3连接。内管柱变径锥6通过两端的螺纹套与执行结构5连接。

5、进一步地，所述封隔器13安装在膨胀管3上部。用于与变径套管鞋进行悬挂，从而对膨胀管封隔段进行有效密封。

6、在本发明较佳的实施例中，所述封隔器13上设有封隔器外橡胶14。

7、其达到的技术效果为封隔器外橡胶14具有悬挂下部膨胀管以及密封环空的作用。

8、其达到的技术效果为通过悬挂器外橡胶14与变径套管鞋1内壁贴合，承受下部膨胀管的重量，防止膨胀管在水泥未凝固时发生滑落。并保证环空的有效密封，保证后续施工的正常进行。

9、在本发明较佳的实施例中，所述扩眼器11采用投球打开方式，在未达到施工段时刀片在本体内，当到达施工井段时，由井口投入启动球，打开扩眼器进行扩眼作业。

10、在完成膨胀作业后，膨胀管3的内径与套管9的内径一致。可使用原钻头继续钻进。

11、另一方面，本发明的实施例提供了一种实现套管回接的等井径钻井工具的操作方法，包括以下步骤：

12、步骤1、变径套管鞋下入：变径套管鞋在地面与上层套管连接之后按照正常下套管作业随上层套管下入至设计位置，到达设计位置后按照常规固井作业对上层套管进行固井。变径套管鞋内径大于上层套管内径。变径套管鞋长度根据需要悬挂的膨胀管长度决定，保证回接时足够的悬挂力和密封能力。

13、步骤2、扩眼作业：下入扩眼工具对需要封隔段进行定径扩眼作业，扩眼直径根据不同规格膨胀管以及固井、不固井方式设定。

14、步骤3、变径膨胀管工具串下入：变径膨胀管工具串通过钻杆下入至指定位置，工具串包括膨胀管、变径膨胀工具串以及其他功能性附件组成；

15、步骤4、固井及膨胀作业：工具串下入到位后根据实际需要进行固井作业，打入水泥浆后投入憋压球或胶塞憋压，当压力达到膨胀启动压力时，膨胀开始。膨胀结束后，封隔器与变径套管鞋贴合形成密封。不需要固井时，直接投入憋压球或胶塞憋压，憋压开始膨胀。

16、步骤5、沟通井眼作业：膨胀完成后，通过钻杆下入磨鞋对下部固井附件进行磨铣作业，沟通下部井眼。

17、步骤6、钻进作业：井眼沟通完成后，起出磨鞋，下入钻头开始正常钻进。

18、本发明实施例的有益效果是：

19、本发明提供了一种实现套管回接的等井径钻井工具及其操作方法，与现有技术相比，本发明的优点在于：裸眼井段不稳定地层进行封堵后，可用原钻头继续钻进，不改变原井身结构；深井、超深井套管层次过多，无法有效钻达目的层，采用等井径套管回接技术减少套管层序，为有效钻达目的层留出套管层序；尾管完井直径过小，采油率低下。采用等井径套管回接钻井技术，增大尾管直径，使尾管与油层接触面积加大，提高采油率。

20、现有膨胀管裸眼封堵技术在完成修复后，因为膨胀管与上部套管悬挂会减少2个膨胀管壁厚内径，导致后续无法按照原井身结构进行钻进。采用等井径套管回接钻井方法修复后，可原钻头继续钻进，保证后续井身结构不变。此外，本发明的技术与多段等井径技术相结合使用，进行多段等井径套管回接技术，从而达到无井径损失钻井的目的，能够有效解决深井、超深井因套管层次过多无法有效钻达目的层，采油管柱内径小采油效率低等问题。最后，采用该技术可有效减少套管、固井水泥用量可有效降低施工成本。

技术特征：

1.一种实现套管回接的等井径钻井工具，其特征在于，包括变径套管鞋(1)、变径膨胀工具串(2)、套管(9)、钻杆(10)、扩眼器(11)、胶塞(12)、封隔器(13)、磨鞋(15)和钻头(16)，所述变径套管鞋(1)安装在套管(9)的下部，所述变径套管鞋(1)通过套管接箍(8)上的螺纹与套管(9)连接。

2.根据权利要求1所述的实现套管回接的等井径钻井工具，其特征在于，所述变径膨胀工具串(2)由膨胀管(3)、钻杆(4)、膨胀执行机构(5)、变径锥(6)以及固井附件(7)组成，所述变径膨胀工具串(2)分为内外管柱，内管柱由膨胀执行结构(5)、变径锥(6)组成，外管柱由固井附件(7)与膨胀管(3)组成，外管柱固井附件(7)通过螺纹与膨胀管(3)连接，内管柱变径锥(6)通过两端的螺纹套与执行结构(5)连接。

3.根据权利要求2所述的实现套管回接的等井径钻井工具，其特征在于，所述封隔器(13)安装在膨胀管(3)上部。

4.根据权利要求3所述的实现套管回接的等井径钻井工具，其特征在于，所述封隔器(13)上设有封隔器外橡胶(14)，用于与变径套管鞋(1)密封。

5.根据权利要求1所述的实现套管回接的等井径钻井工具，其特征在于，在完成膨胀作业后，膨胀管(3)的内径与套管(9)的内径一致，使用原钻头继续钻进。

6.一种权利要求1所述的实现套管回接的等井径钻井工具的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种实现套管回接的等井径钻井工具及其操作方法，属于油田钻探工程技术领域，其包括变径套管鞋、变径膨胀工具串、套管、钻杆、扩眼器、胶塞、封隔器、磨鞋和钻头，所述变径套管鞋安装在套管的下部，所述变径套管鞋通过套管接箍与套管连接。同时，本发明还公开了实现套管回接的等井径钻井工具的操作方法。本发明采用等井径套管回接钻井方法修复后，可原钻头继续钻进，保证后续井身结构不变，本发明的技术能够达到无井径损失钻井的目的，并且能够有效解决深井、超深井因套管层次过多无法有效钻达目的层，采油管柱内径小采油效率低等问题，采用该技术可有效减少套管、固井水泥用量可有效降低施工成本。

技术研发人员：朱英杰,张全立,徐丙贵,杨晖,贾涛,周毅,尹洪伟,卢静,于永亮,王建利,杨毅,郭慧娟,吕明杰
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13