连续油管一趟式独立套管开窗装置及其施工工艺的制作方法

本发明涉及油气井的钻井领域，更具体地说，涉及一种连续油管一趟式独立套管开窗装置及其施工工艺。

背景技术：

1、近年来，各油田公司都有大量的老井二次开发、更新改造和老井挖潜，需要进行开窗侧钻（水平井）来沟通更多储层。目前，主要采用钻修井机进行常规侧钻，在实际应用中主要存在以下问题：（1）不可带压进行近平衡或者欠平衡钻进，施工全过程需要“压井”条件下作业。尤其是钻进至油层需要压井，污染产层，严重影响原油产量。（2）施工工序多，施工效率低，作业周期长。（3）常规钻修井机侧钻施工费用高。（4）配套设备设施多，占地面积大。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种连续油管一趟式独立套管开窗装置及其施工工艺，其施工工序简单，施工成本低，快速高效，可带压作业，套管开窗完成后，可以继续使用连续油管进行定向钻进作业。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种连续油管一趟式独立套管开窗装置，包括斜向器开窗系统工具、连续油管独立开窗施工工艺，所述斜向器开窗系统工具包括依次连接的高效铣锥、连接销钉、斜向器和锚定机构，所述斜向器内设有用于传递液体压力的液压管线，所述定向下斜向器和开窗工具串上包括依次连接的连续油管、连接器、双瓣单流阀、液压丢手、液控定向器、随钻测量仪器mwd、螺杆马达和斜向器开窗系统工具。

3、上述方案中，所述液压管线镶嵌在斜向器内部的沟槽中。

4、上述方案中，所述高效铣锥包括一级引导铣锥和二级开窗铣锥，二级开窗铣锥比一级引导铣锥直径大8mm。

5、上述方案中，所述斜向器斜面角度为3°。

6、上述方案中，所述锚定机构采用单边卡瓦式结构。

7、上述方案中，所述随钻测量仪器mwd测量斜向器的方位，液控定向器进行顺时针旋转调整斜向器方位至设计位置，地面上通过泵车泵注液体，在高效铣锥形成节流带压液体，通过液压管线传递液体压力剪切销钉，使得锚定机构实现与套管内壁锚定，下压连续油管剪断连接销钉，实现斜向器脱手。

8、上述方案中，所述螺杆马达通过地面泵车泵注液体实现高速旋转输出扭矩，带动高效铣锥沿着斜向器斜面，磨铣套管内壁，实现套管开窗，高效铣锥同时对窗口进行修整，使窗口通畅顺滑。

9、本发明还提供了一种连续油管一趟式独立套管开窗装置的施工工艺，包括如下步骤：

10、s1、通过斜向器开窗系统工具至侧钻点，通过地面泵车开泵控制随钻测量仪器mwd测量斜向器方位，使用液控定向器进行顺时针旋转调整斜向器方位，锚定机构实现与套管的锚定后实现斜向器脱手后上提上端部分工具串至地面；

11、s2、随钻测量仪器mwd通过内置的重力加速度探管测量到数据后，通过泥浆脉冲的形式传递信号至地面控制系统，计算出斜向器斜面方位；

12、s3、液控定向器通过地面泵车开泵、停泵来实现一次顺时针转动，转动角度每次为30°，从而带动斜向器转动至设计方位；

13、s4、斜向器通过地面泵车泵注液体，使锚定机构与套管内壁锚定坐挂，下压连续油管剪断连接销钉，工具串与斜向器脱手，实现斜向器定向坐挂；

14、s5、所述定向下斜向器和开窗工具串斜向器脱手后，剩余工具串部分再次下入至侧钻点，高效铣锥与斜向器接触，地面泵车泵注液体推动螺杆马达高速旋转输出扭矩，带动高效铣锥转动，并沿着斜向器斜面下行，使高效铣锥与磨铣套管内壁接触并高速旋转切削套管内壁，实现套管开窗；

15、s6、套管开窗后，上提下放连续油管，地面泵车保持开泵状态，螺杆马达带动高效铣锥旋转，对套管所开的窗口进行修整，反复3次，直至窗口通畅顺滑；

16、s7、根据收集到的水泥碎屑量、地层岩石碎屑量及岩性评估开窗效果，为后续施工提供井筒条件。

17、实施本发明的连续油管一趟式独立套管开窗装置及其施工工艺，具有以下有益效果：

18、1、本发明连续油管一趟式独立套管开窗装置及其施工工艺施工工序简单，施工成本低，快速高效，可带压作业，提高施工成功率。套管开窗完成后，可以继续使用连续油管进行定向钻进作业。

19、2、本发明能够使用连续油管独立进行施工，无需修井机配合，只需要起下一趟管柱作业，精准下下斜向器至设计深度，通过随钻测量仪器mwd泥浆脉冲测量斜向器斜面方位，并通过液控定向器旋转调整斜向器斜面方位至设计方位，并完成斜向器坐挂套管内壁，并实现脱手分离。

20、3、本发明能够使用连续油管独立进行施工，无需修井机配合，只需要起下一趟管柱作业，能够磨铣套管内壁开窗至目标通径、并且完成修窗，施工工序简单，作业成本低，安全性好、窗口通常顺滑。

21、4、本发明可以广泛应用于连续油管套管开窗侧钻作业，不仅可以优化作业流程，降低施工风险，还能大幅提高作业效率，节约作业成本，有着良好的经济效益和社会效益。

技术特征：

1.一种连续油管一趟式独立套管开窗装置，其特征在于，包括斜向器开窗系统工具、定向下斜向器和开窗工具串，所述斜向器开窗系统工具包括依次连接的高效铣锥(101)、连接销钉(102)、斜向器(103)和锚定机构(105)，所述斜向器(103)内设有用于传递液体压力的液压管线(104)，所述定向下斜向器和开窗工具串上包括依次连接的连续油管(1)、连接器(2)、双瓣单流阀(3)、液压丢手(4)、液控定向器(201)、随钻测量仪器mwd(202)、螺杆马达(203)和斜向器开窗系统工具(204)。

2.根据权利要求1所述的连续油管一趟式独立套管开窗装置，其特征在于，所述液压管线(104)镶嵌在斜向器(103)内部的沟槽中。

3.根据权利要求1所述的连续油管一趟式独立套管开窗装置，其特征在于，所述高效铣锥(101)包括一级引导铣锥和二级开窗铣锥，二级开窗铣锥比一级引导铣锥直径大8mm。

4.根据权利要求1所述的连续油管一趟式独立套管开窗装置，其特征在于，所述斜向器(103)斜面角度为3°。

5.根据权利要求1所述的连续油管一趟式独立套管开窗装置，其特征在于，所述锚定机构(105)采用单边卡瓦式结构。

6.根据权利要求1所述的连续油管一趟式独立套管开窗装置，其特征在于，所述随钻测量仪器mwd(202)测量斜向器(103)的方位，液控定向器(201)进行顺时针旋转调整斜向器(103)方位至设计位置，地面上通过泵车泵注液体，在高效铣锥(101)形成节流带压液体，通过液压管线(104)传递液体压力剪切销钉，使得锚定机构(105)实现与套管内壁锚定，下压连续油管(1)剪断连接销钉(102)，实现斜向器(103)脱手。

7.根据权利要求1所述的连续油管一趟式独立套管开窗装置，其特征在于，所述螺杆马达(203)通过地面泵车泵注液体实现高速旋转输出扭矩，带动高效铣锥(101)沿着斜向器(103)斜面，磨铣套管内壁，实现套管开窗，高效铣锥(101)同时对窗口进行修整，使窗口通畅顺滑。

8.一种权利要求1所述的连续油管一趟式独立套管开窗装置的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种连续油管一趟式独立套管开窗装置及其施工工艺，开窗装置包括斜向器开窗系统工具、定向下斜向器和开窗工具串，所述斜向器开窗系统工具包括依次连接的高效铣锥、连接销钉、斜向器和锚定机构，所述斜向器内设有用于传递液体压力的液压管线，所述定向下斜向器和开窗工具串包括依次连接的连续油管、连接器、双瓣单流阀、液压丢手、液控定向器、随钻测量仪器MWD、螺杆马达和一趟式斜向器系统。本发明施工工序简单，施工成本低，快速高效，可带压作业，套管开窗完成后，可以继续使用连续油管进行定向钻进作业。

技术研发人员：高云伟,周金卫,王汤,褚晓丹,江强,陈尧
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1