專利名稱：徑向水平鉆井轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種徑向水平鉆井轉(zhuǎn)向裝置。
徑向水平井技術(shù)又稱超短半徑水平井技術(shù)，它是利用高壓鉆井液作動(dòng)力，將前端帶有噴射鉆頭的鋼管(即鉆管)以極短的彎曲半徑通過轉(zhuǎn)向裝置實(shí)現(xiàn)從垂直到水平的轉(zhuǎn)向并向巖層送進(jìn)，同時(shí)利用錐形旋轉(zhuǎn)射流進(jìn)行噴射破巖的一項(xiàng)鉆井新技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可在油層的一個(gè)層面或多個(gè)層面鉆成輻射狀的徑向井眼，因而能顯著增大油層的裸露面積，達(dá)到油井增產(chǎn)的目的。徑向水平井技術(shù)特別適合于薄油層的開采，對(duì)垂直裂縫性油層及沿縱向、斜向斷層發(fā)育的油層開采亦具有特殊的功效。但是，從目前所檢索和查閱到的國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料和專利來看，對(duì)轉(zhuǎn)向裝置的介紹和設(shè)計(jì)還不盡人意。美國(guó)專利US4693327S是一種機(jī)械提拉式轉(zhuǎn)向裝置。該裝置中間裝有作為支點(diǎn)用的錨定器，高壓V形密封裝在轉(zhuǎn)向裝置的上部，整套裝置的轉(zhuǎn)向和收直動(dòng)作靠在井口提拉和下放油管柱來完成，井口操作和井下定位異常繁瑣。該錨定器錨住的只是轉(zhuǎn)向裝置的外管，與油管柱相連的內(nèi)管由井口懸掛，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，由于油管柱很長(zhǎng)，在高壓(達(dá)70Mpa)鉆井液的作用下，油管柱會(huì)變形伸長(zhǎng)，使內(nèi)管向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)伸直，影響轉(zhuǎn)向軌跡。此外，高壓V形密封離轉(zhuǎn)向裝置的出口較遠(yuǎn)，導(dǎo)致鉆井液在鉆管內(nèi)的水力損失加大，并使鉆管在巖層內(nèi)的有效進(jìn)尺相應(yīng)減少。美國(guó)專利US4763734介紹了一種類似專利US4693327S的裝置和工藝，基本上是廣告性的圖片，沒有任何結(jié)構(gòu)的具體說明。
本實(shí)用新型的目的就是根據(jù)石油油氣層徑向鉆井工藝需要，針對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)向裝置存在的缺點(diǎn)，提供一種新的徑向水平鉆井轉(zhuǎn)向裝置，使之充分利用液壓能，簡(jiǎn)化地面操作程序和井下定位測(cè)試工藝，克服油管柱打壓伸長(zhǎng)帶來的對(duì)轉(zhuǎn)向軌跡的影響，并增加鉆管的有效進(jìn)尺。
在液力作用下，該裝置不僅能驅(qū)動(dòng)鉆管(13)，使之通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)后水平進(jìn)入巖層，而且可借助作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)的液力迫使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)以極短的彎曲半徑轉(zhuǎn)向(圖2)，并使之保持該狀態(tài)直到液壓泄載為止。其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)的提拉筒(8)內(nèi)，兩機(jī)構(gòu)依靠中心接管(6)和提升銷(11)來連接。當(dāng)鉆管(13)下入井中穿過柱塞(1)下部的V形密封(4)后，向油管內(nèi)泵入鉆井液，這時(shí)，在柱塞(1)與缸筒(2)之間形成一個(gè)液力作用區(qū)，在液力作用下缸筒(2)相對(duì)柱塞(1)向上運(yùn)動(dòng)，從而提起校直架(12)和轉(zhuǎn)向架(10)，使校直架(12)保持在水平狀態(tài)。鉆完水平井眼后，將鉆管(13)向上抽出V形密封(4)，柱塞(1)與缸筒(2)之間的液壓泄載，缸筒(2)連同提拉筒(8)在自重和壓縮彈簧(7)彈力的作用下相對(duì)柱塞(1)向下運(yùn)動(dòng)，迫使校直架(12)和轉(zhuǎn)向架(10)伸直進(jìn)入提拉筒(8)內(nèi)。與背景技術(shù)相比，使用該套裝置，能充分利用液壓能，簡(jiǎn)化地面操作程序和井下定位測(cè)試工藝，克服油管柱打壓伸長(zhǎng)帶來的對(duì)轉(zhuǎn)向軌跡的影響，并增加鉆管的有效進(jìn)尺。
下面通過實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型詳細(xì)加以說明附


圖1是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)向裝置在自然狀態(tài)(伸直狀態(tài))下的剖視圖。
附圖2是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)向裝置在工作狀態(tài)(轉(zhuǎn)向狀態(tài))下的剖視圖。
本實(shí)用新型轉(zhuǎn)向裝置由執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)組成(
圖1)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)位于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)的上部，它由缸筒(2)、柱塞(1)、活塞(5)、提拉筒(8)及壓縮彈簧(7)組成。缸筒(2)的下端與提拉筒(8)的上端相連，共同構(gòu)成相對(duì)運(yùn)動(dòng)管柱。柱塞(1)上端連接系統(tǒng)油管柱，下端與活塞(5)上端相連，共同構(gòu)成相對(duì)靜止管柱。柱塞(1)下部裝有V形密封(4)；在柱塞(1)上靠近V形密封(4)部位開有進(jìn)液小孔(3)，便于轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向或伸直時(shí)進(jìn)液或泄壓。壓縮彈簧(7)安裝在活塞(5)下端與提拉筒(8)上部之間。轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向時(shí)，缸筒(2)、提拉筒(8)相對(duì)于柱塞(1)、活塞(5)向上運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧(7)被壓縮，儲(chǔ)存一定的勢(shì)能，并緩沖提拉筒(8)上端面對(duì)活塞(5)下端面的沖擊；轉(zhuǎn)向裝置伸直時(shí)，在壓縮彈簧(7)彈力和缸筒(2)、提拉筒(8)的自重作用下，缸筒(2)、提拉筒(8)相對(duì)柱塞(1)、活塞(5)向下運(yùn)動(dòng)，迫使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)伸直進(jìn)入提拉筒(8)內(nèi)。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)位于提拉筒(8)內(nèi)由過渡架(9)、轉(zhuǎn)向架(10)和校直架(12)組成。過渡架(9)的上端與中心接管(6)連接，過渡架(9)與轉(zhuǎn)向架(10)、轉(zhuǎn)向架(10)與轉(zhuǎn)向架(10)以及轉(zhuǎn)向架(10)與校直架(12)之間的連接都采用鉸鏈機(jī)構(gòu)。校直架(12)與提拉筒(8)之間用提升銷(11)連接。為了便于轉(zhuǎn)向，提升銷(11)中心相對(duì)管柱中心線有一偏心矩。
本實(shí)用新型的工作過程如下當(dāng)鉆管(13)下入井中，通過柱塞(1)下部的V形密封(4)后，向油管與鉆管(13)之間的環(huán)空泵入鉆井液，此時(shí)鉆井液由進(jìn)液小孔(3)進(jìn)入柱塞(1)與缸筒(2)之間的環(huán)形空間，在液力作用下缸筒(2)相對(duì)柱塞(1)向上運(yùn)動(dòng)，從而提起校直架(12)和轉(zhuǎn)向架(10)，使轉(zhuǎn)向架處于彎曲狀態(tài)，并使校直架(12)保持在水平狀態(tài)(圖2)。水平井眼完鉆后，將鉆管(13)向上抽出V形密封(4)，柱塞(1)與缸筒(2)之間的液壓通過進(jìn)液小孔(3)泄載，缸筒(2)連同提拉筒(8)在自重和壓縮彈簧(7)彈力的共同作用下相對(duì)柱塞(1)向下運(yùn)動(dòng)，迫使校直架(12)和轉(zhuǎn)向架(10)伸直進(jìn)入提拉筒(8)內(nèi)，從而結(jié)束徑向水平井眼的鉆井作業(yè)。
權(quán)利要求1.一種徑向水平鉆井轉(zhuǎn)向裝置，具有執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)，其特征在于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)由缸筒(2)、柱塞(1)、活塞(5)、提拉筒(8)及彈簧(7)組成，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(II)由過渡架(9)、轉(zhuǎn)向架(10)及校直架(12)組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在液力作用下，缸筒(2)連同提拉筒(8)相對(duì)活塞(5)和柱塞(1)向上運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向裝置開始轉(zhuǎn)向；在泄壓條件下，靠缸筒(2)與提拉筒(8)自重以及彈簧(7)彈力共同作用使缸筒(2)和提拉筒(8)相對(duì)活塞(5)和柱塞(1)向下運(yùn)動(dòng)，迫使轉(zhuǎn)向架(10)和校直架(12)收回到提拉筒(8)內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于柱塞(1)上開有進(jìn)液小孔(3)，柱塞(1)下部裝有V形密封(4)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于活塞(5)底部與提拉筒(8)上部之間安裝有壓縮彈簧(7)。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于有中心接管(6)將活塞(5)與過渡架(9)聯(lián)接起來，柱塞(1)、活塞(5)、中心接管(6)連成一體與油管柱連接構(gòu)成相對(duì)靜止管柱，缸筒(2)與提拉筒(8)連接構(gòu)成相對(duì)運(yùn)動(dòng)管柱，帶動(dòng)校直架(12)和轉(zhuǎn)向架(10)運(yùn)動(dòng)。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于校直架(12)與提拉筒(8)之間用提升銷(11)相聯(lián)，提升銷(11)與相對(duì)靜止管柱軸線之間存在偏心距。
專利摘要本實(shí)用新型是一種徑向水平鉆井轉(zhuǎn)向裝置,主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)(Ⅰ)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(Ⅱ)組成。其特征是利用液力迫使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向、靠自重和彈簧(7)力共同作用使裝置伸直回收。與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向裝置相比,可簡(jiǎn)化地面操作程序和井下定位測(cè)試工藝,并可防止油管柱打壓伸長(zhǎng)對(duì)轉(zhuǎn)向軌跡的影響,能有效減少鉆井液在鉆管(13)內(nèi)的水力損失,增加鉆管的有效進(jìn)尺。該裝置適用于對(duì)石油天然氣或其他礦藏進(jìn)行徑向水平鉆井作業(yè),特別適合于鉆對(duì)定位、定向要求很準(zhǔn)確的油井。
文檔編號(hào)E21B7/04GK2388337SQ9920298
公開日2000年7月19日 申請(qǐng)日期1999年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月15日
發(fā)明者伍遠(yuǎn)平 申請(qǐng)人:江漢機(jī)械研究所