一趟式超短半径侧钻井开窗工具的制作方法

本发明属于油田勘探开发，具体涉及一种一趟式超短半径侧钻井开窗工具。

背景技术：

1、采用注水法开采的油田已进入高含水量阶段，剩余未开采原油分布不集中，呈零散状分布于厚油层顶部、断层边部及过渡带等区域，因此开采难度系数较高。为提高对剩余原油的开采效率，降低开采难度，现有技术中通常选择曲率半径更小的超短半径侧钻井技术来弥补单一水平钻井技术的局限性。

2、近年来，国内在超短半径侧钻井开窗方面，多采用造斜器和开窗磨鞋两套独立的工具通过两趟起下钻完成开窗，其中第一趟下钻送入造斜器并将造斜器坐挂于井内，起钻后第二趟下钻送入开窗磨鞋进行开窗，并在开窗完成后起钻，因此具有每一趟起下钻作业时间长、作业成本高、工人劳动强度大的缺点。

技术实现思路

1、为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种一趟式超短半径侧钻井开窗工具，该开窗工具能够实现通过一趟下钻同时完成坐挂和开窗作业。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种一趟式超短半径侧钻井开窗工具，包括斜向器和开窗磨鞋，所述斜向器通过第一剪切结构与所述开窗磨鞋连接，所述开窗磨鞋的上端用于和柔性钻具连接，所述第一剪切结构能够被剪断使所述斜向器与所述开窗磨鞋脱手；

3、所述斜向器包括斜向器本体，所述斜向器本体上开设有从下端向上延伸的配合孔，所述配合孔内设有调节机构，所述斜向器本体通过第二剪切结构与所述调节机构连接，所述第二剪切结构能够被剪断，且所述第二剪切结构被剪断后，所述调节机构沿所述配合孔上移；

4、所述斜向器本体的外侧壁上连接有连接结构，所述调节机构上移使所述连接结构将所述斜向器本体坐挂在套管的内壁上。

5、进一步的，所述连接结构包括关于斜向器本体的轴线对称的上卡瓦和下卡瓦，所述上卡瓦固定连接在所述斜向器本体的外侧壁上，所述上卡瓦的外表面位于所述斜向器本体的外侧壁之外；所述斜向器本体上开设有安装槽，在从上至下方向上所述安装槽的底壁与所述斜向器本体的轴线之间的距离逐渐减小，所述下卡瓦与所述安装槽滑动连接；所述调节机构上移能够推动所述下卡瓦沿所述安装槽向上滑动至极限位置，且当所述下卡瓦向上滑动至极限位置后，所述上卡瓦与所述下卡瓦配合使所述斜向器本体被坐挂在套管的内壁上。

6、进一步的，所述安装槽的底壁上开设有至少一条从上向下延伸的燕尾形滑槽，所述燕尾形滑槽的上端连接有第一限位结构，所述下卡瓦位于所述安装槽内，且所述下卡瓦的内表面的下端设有燕尾形滑块，所述燕尾形滑块位于所述燕尾形滑槽内，且当所述下卡瓦向上滑动至极限位置时，所述第一限位结构挡在所述燕尾形滑块的上方。

7、进一步的，所述上卡瓦通过上卡瓦螺钉固定在所述斜向器本体的外侧壁上；所述上卡瓦和所述下卡瓦的外表面均设有齿形结构；所述第一限位结构为下卡瓦定位销钉。

8、进一步的，所述斜向器本体的下端固定连接有外筒，所述外筒的下端固定连接有尾部端盖，所述调节机构包括位于所述配合孔内的调节杆，所述调节杆和所述尾部端盖通过所述第二剪切结构连接，所述尾部端盖上设有供所述调节杆穿过的穿孔，所述调节杆上固定连接有连接盘，所述尾部端盖和所述连接盘之间设有弹性结构，在弹性结构处于自由长度时，调节杆的下端伸出所述穿孔之外，在所述第二剪切结构被剪断前，所述弹性结构被配置为压缩状态，且所述弹性结构的压缩量能够使所述调节杆将所述下卡瓦向上推动至极限位置。

9、进一步的，所述连接盘的上方设置有推杆，所述斜向器本体上设有供所述推杆穿过的推杆活动孔，所述推杆活动孔与所述安装槽连通，在所述第二剪切结构被剪断后，所述调节杆上移通过所述推杆推动所述下卡瓦向上滑动。

10、进一步的，所述调节杆上设有直径大于所述尾部端盖的穿孔的直径的轴肩，所述轴肩位于所述尾部端盖内，所述轴肩和所述尾部端盖通过所述第二剪切结构连接，所述轴肩上方的所述尾部端盖上设有配合面，所述弹性结构位于所述配合面和所述连接盘之间，在所述弹性结构处于自由长度时，所述轴肩与所述尾部端盖之间的竖直距离大于等于所述下卡瓦从下端运动至极限位置时弹性结构需要的压缩长度。

11、进一步的，所述调节机构包括位于所述配合孔内的调节杆，所述调节杆和所述斜向器本体通过所述第二剪切结构连接，所述配合孔和所述调节杆之间设有第一密封环和第二密封环，所述第一密封环和所述第二密封环均套在所述调节杆上，所述斜向器本体、第一密封环、第二密封环和所述调节杆之间形成密封腔体，所述第一密封环位于所述第二密封环的上方，且所述第二密封环下方的所述配合孔内设有第二限位结构，所述第一密封环上方的所述调节杆上设有第三限位结构，当所述密封腔体内的压力增大时，所述第一密封环上移推动所述第三限位结构及所述调节杆上移，所述调节杆上移使所述第二剪切结构被剪断。

12、进一步的，所述第一密封环和第二密封环之间的所述斜向器本体的侧壁上开设有第一连接孔，所述开窗磨鞋内设有从上端向下延伸至所述开窗磨鞋的中部的水眼，所述开窗磨鞋的侧壁上开设有与所述水眼连通的第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔通过连接管连接。

13、进一步的，所述配合孔包括大直径段、小直径段和中间段，其中，所述中间段位于所述大直径段和所述小直径段之间，所述中间段的直径大于所述小直径段的直径且小于所述大直径段的直径，所述小直径段和所述调节杆配合，所述第一密封环设置在所述中间段内，所述第二密封环设置在所述大直径段内，且所述第二密封环的上方与所述中间段接触；所述第一密封环和所述第二密封环之间的所述调节杆上套设有滑动活塞，所述滑动活塞的上端位于所述第一连接孔的上方。

14、进一步的，所述斜向器本体上开设有连接管安装孔，所述连接管安装孔向上延伸至贯穿所述斜向器本体，所述连接管安装孔向下延伸至与所述第一连接孔连通，所述连接管设置在所述连接管安装孔内；所述第二限位结构为设置在所述配合孔的内壁的孔用弹性挡圈；所述第三限位结构为设置在所述调节杆的外部的凸环。

15、进一步的，所述斜向器本体的上端设有斜面，所述斜面的上端连接有延伸面，所述延伸面通过所述第一剪切结构与所述开窗磨鞋连接；所述第一剪切结构包括剪切螺栓和上紧螺钉，所述上紧螺钉连接在所述剪切螺栓穿过所述延伸部和所述开窗磨鞋的一端；所述第二剪切结构均为剪切销钉。

16、由上述技术方案可知，本发明提供的一种一趟式超短半径侧钻井开窗工具，具有如下有益效果：

17、本发明的一趟式超短半径侧钻井开窗工具包括开窗磨鞋和斜向器，其中斜向器用于坐挂在套管内壁，开窗磨鞋用于开窗，从而通过一趟下钻即可完成斜向器的坐挂、斜向器与开窗磨鞋的脱手和开窗磨鞋的开窗作业，相比现有技术缩短了作业时间，降低了工人的劳动强度，降低了钻井成本。

技术特征：

1.一种一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，包括斜向器和开窗磨鞋，所述斜向器通过第一剪切结构与所述开窗磨鞋连接，所述开窗磨鞋的上端用于和柔性钻具连接，所述第一剪切结构能够被剪断使所述斜向器与所述开窗磨鞋脱手；

2.根据权利要求1所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述连接结构包括关于斜向器本体的轴线对称的上卡瓦和下卡瓦，所述上卡瓦固定连接在所述斜向器本体的外侧壁上，所述上卡瓦的外表面位于所述斜向器本体的外侧壁之外；所述斜向器本体上开设有安装槽，在从上至下方向上所述安装槽的底壁与所述斜向器本体的轴线之间的距离逐渐减小，所述下卡瓦与所述安装槽滑动连接；所述调节机构上移能够推动所述下卡瓦沿所述安装槽向上滑动至极限位置，且当所述下卡瓦向上滑动至极限位置后，所述上卡瓦与所述下卡瓦配合使所述斜向器本体被坐挂在套管的内壁上。

3.根据权利要求2所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述安装槽的底壁上开设有至少一条从上向下延伸的燕尾形滑槽，所述燕尾形滑槽的上端连接有第一限位结构，所述下卡瓦位于所述安装槽内，且所述下卡瓦的内表面的下端设有燕尾形滑块，所述燕尾形滑块位于所述燕尾形滑槽内，且当所述下卡瓦向上滑动至极限位置时，所述第一限位结构挡在所述燕尾形滑块的上方。

4.根据权利要求3所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述上卡瓦通过上卡瓦螺钉固定在所述斜向器本体的外侧壁上；所述上卡瓦和所述下卡瓦的外表面均设有齿形结构；所述第一限位结构为下卡瓦定位销钉。

5.根据权利要求2所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述斜向器本体的下端固定连接有外筒，所述外筒的下端固定连接有尾部端盖，所述调节机构包括位于所述配合孔内的调节杆，所述调节杆和所述尾部端盖通过所述第二剪切结构连接，所述尾部端盖上设有供所述调节杆穿过的穿孔，所述调节杆上固定连接有连接盘，所述尾部端盖和所述连接盘之间设有弹性结构，在弹性结构处于自由长度时，调节杆的下端伸出所述穿孔之外，在所述第二剪切结构被剪断前，所述弹性结构被配置为压缩状态，且所述弹性结构的压缩量能够使所述调节杆将所述下卡瓦向上推动至极限位置。

6.根据权利要求5所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述连接盘的上方设置有推杆，所述斜向器本体上设有供所述推杆穿过的推杆活动孔，所述推杆活动孔与所述安装槽连通，在所述第二剪切结构被剪断后，所述调节杆上移通过所述推杆推动所述下卡瓦向上滑动。

7.根据权利要求6所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述调节杆上设有直径大于所述尾部端盖的穿孔的直径的轴肩，所述轴肩位于所述尾部端盖内，所述轴肩和所述尾部端盖通过所述第二剪切结构连接，所述轴肩上方的所述尾部端盖上设有配合面，所述弹性结构位于所述配合面和所述连接盘之间，在所述弹性结构处于自由长度时，所述轴肩与所述尾部端盖之间的竖直距离大于等于所述下卡瓦从下端运动至极限位置时弹性结构需要的压缩长度。

8.根据权利要求1所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述调节机构包括位于所述配合孔内的调节杆，所述调节杆和所述斜向器本体通过所述第二剪切结构连接，所述配合孔和所述调节杆之间设有第一密封环和第二密封环，所述第一密封环和所述第二密封环均套在所述调节杆上，所述斜向器本体、第一密封环、第二密封环和所述调节杆之间形成密封腔体，所述第一密封环位于所述第二密封环的上方，且所述第二密封环下方的所述配合孔内设有第二限位结构，所述第一密封环上方的所述调节杆上设有第三限位结构，当所述密封腔体内的压力增大时，所述第一密封环上移推动所述第三限位结构及所述调节杆上移，所述调节杆上移使所述第二剪切结构被剪断。

9.根据权利要求8所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述第一密封环和第二密封环之间的所述斜向器本体的侧壁上开设有第一连接孔，所述开窗磨鞋内设有从上端向下延伸至所述开窗磨鞋的中部的水眼，所述开窗磨鞋的侧壁上开设有与所述水眼连通的第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔通过连接管连接。

10.根据权利要求9所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述配合孔包括大直径段、小直径段和中间段，其中，所述中间段位于所述大直径段和所述小直径段之间，所述中间段的直径大于所述小直径段的直径且小于所述大直径段的直径，所述小直径段和所述调节杆配合，所述第一密封环设置在所述中间段内，所述第二密封环设置在所述大直径段内，且所述第二密封环的上方与所述中间段接触；所述第一密封环和所述第二密封环之间的所述调节杆上套设有滑动活塞，所述滑动活塞的上端位于所述第一连接孔的上方。

11.根据权利要求9所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述斜向器本体上开设有连接管安装孔，所述连接管安装孔向上延伸至贯穿所述斜向器本体，所述连接管安装孔向下延伸至与所述第一连接孔连通，所述连接管设置在所述连接管安装孔内；所述第二限位结构为设置在所述配合孔的内壁的孔用弹性挡圈；所述第三限位结构为设置在所述调节杆的外部的凸环。

12.根据权利要求1-11任意一项所述的一趟式超短半径侧钻井开窗工具，其特征在于，所述斜向器本体的上端设有斜面，所述斜面的上端连接有延伸面，所述延伸面通过所述第一剪切结构与所述开窗磨鞋连接；所述第一剪切结构包括剪切螺栓和上紧螺钉，所述上紧螺钉连接在所述剪切螺栓穿过所述延伸部和所述开窗磨鞋的一端；所述第二剪切结构均为剪切销钉。

技术总结
本发明涉及一种一趟式超短半径侧钻井开窗工具，包括斜向器和开窗磨鞋，斜向器通过第一剪切结构与开窗磨鞋连接，第一剪切结构能够被剪断使斜向器与开窗磨鞋脱手；斜向器包括斜向器本体，斜向器本体上开设有从下端向上延伸的配合孔，配合孔内设有调节机构，斜向器本体通过第二剪切结构与调节机构连接，第二剪切结构能够被剪断，且第二剪切结构被剪断后，调节机构沿配合孔上移；斜向器本体的外侧壁上连接有连接结构，调节机构上移使连接结构将斜向器本体坐挂在套管的内壁上。本发明的一趟式超短半径侧钻井开窗工具通过一趟下钻即可完成斜向器坐挂、斜向器与开窗磨鞋脱手和开窗磨鞋的开窗作业，相比现有技术缩短了作业时间，降低了钻井成本。

技术研发人员：薛宪波,张文博,华泽君,张诚成,曲跃,冯世佳,卢艳,王伟军,郝建刚
受保护的技术使用者：中海油田服务股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15