專利名稱：一種基于連續(xù)油管的導(dǎo)向高壓噴射鉆井系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油(氣、水)井鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以連續(xù)油管為基礎(chǔ)的 具有導(dǎo)向功能的高壓噴射鉆井系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常規(guī)的高壓噴射鉆井技術(shù)主要是以現(xiàn)有鉆井設(shè)備為基礎(chǔ)，提高鉆井泥漿泵送壓 力，以鉆頭的機械切削為主，水力噴射破巖為輔的工作方式實現(xiàn)鉆頭對巖石的鉆進。該技術(shù) 雖然在一定程度上提高了鉆井效率，但提速效果并不十分明顯。另外一種流行的短半徑或 徑向高壓水射流鉆井技術(shù)多以高壓軟管輸送高壓液體，單一依靠水力噴射破巖方式實現(xiàn)巖 層鉆進。該種鉆井方式形成的井眼直徑往往較小，且井眼長度較短，一般在50m IOOm以 下。此外該種類型的鉆井系統(tǒng)缺乏有效定向工具或定向方式簡單，井眼軌跡可控性差；缺乏 工程和地質(zhì)監(jiān)測儀器，井底信息無法及時掌握。以上兩種噴射鉆井技術(shù)適用性差，無法滿足 快速精確鉆井的要求。因此有必要研究一種具有導(dǎo)向功能的高壓噴射鉆井系統(tǒng)，實時了解 井下信息，更好的實現(xiàn)井眼軌跡控制，實現(xiàn)高效的噴射鉆進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于連續(xù)油管的導(dǎo)向高壓噴射鉆井系統(tǒng)，該 系統(tǒng)具有導(dǎo)向功能，及時了解井下信息，實現(xiàn)精確的軌跡控制，達到高效鉆井的目的?？朔?了現(xiàn)有鉆井系統(tǒng)缺乏有效定向工具或定向方式簡單，井眼軌跡可控性差；缺乏工程和地質(zhì) 監(jiān)測儀器，井底信息無法及時掌握的不足。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種基于連續(xù)油管的導(dǎo)向高壓噴射鉆井系統(tǒng)，由地 面系統(tǒng)和井下鉆具組合兩部分組成；地面系統(tǒng)由連續(xù)油管作業(yè)機、地面供電系統(tǒng)和高壓泵 及高壓管匯組成；井下鉆具組合由連續(xù)油管、電纜、連接接頭、鉆鋌、導(dǎo)向裝置、電動馬達裝 置、定向裝置和高壓噴射鉆頭組成；連續(xù)油管、連接接頭、鉆鋌、導(dǎo)向裝置、電動馬達裝置、定 向裝置和高壓噴射鉆頭順次連接；電纜內(nèi)置在連續(xù)油管內(nèi)部，連接接頭用于連接連續(xù)油管 和井下工具管串，鉆鋌為高壓噴射鉆頭提供適當(dāng)?shù)你@壓，并保障連續(xù)油管整體上處于受拉 狀態(tài)，導(dǎo)向裝置內(nèi)置有工程及地質(zhì)參數(shù)測量儀器，電動馬達裝置由大功率電動機、減速器及 潤滑油補償裝置組成，電動機內(nèi)置有扭矩、溫度等傳感器，定向裝置由驅(qū)動液缸、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向 翼、定向測控系統(tǒng)組成，高壓噴射鉆頭上部為鉆桿連接螺紋，下部和側(cè)面有切削刀翼，切削 刀翼上鑲嵌有聚晶金剛石及YD合金，高壓噴射鉆頭下部螺旋分布若干個耐磨高壓噴嘴。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明由于采用了連續(xù)油管、連接接頭、鉆鋌、導(dǎo)向裝置、電 動馬達裝置、定向裝置和高壓噴射鉆頭順次連接，電纜內(nèi)置在連續(xù)油管內(nèi)部的方式，因而具 有利用連續(xù)油管傳輸高壓鉆井液，以高壓水力噴射破巖為主，鉆頭機械切削為輔的方式實 現(xiàn)巖層鉆進的功能；系統(tǒng)通過電纜傳輸井下動力和導(dǎo)向信息，并利用電控或液壓方式實現(xiàn) 造斜定向。本發(fā)明提高了鉆井速度和鉆頭使用壽命，又具有良好的地質(zhì)導(dǎo)向功能，提高了噴 射鉆井的井眼長度和井眼軌跡精度。此外，該發(fā)明降低了鉆具壓持作用和巖屑的重復(fù)磨削，鉆頭轉(zhuǎn)速不受液體流速的影響，信息傳輸速度比泥漿脈沖方式提升數(shù)十倍，具有良好的適 用性。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細的說明。附圖為本發(fā)明的井下鉆具組合結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如附圖所示，一種基于連續(xù)油管的導(dǎo)向高壓噴射鉆井系統(tǒng)，由地面系統(tǒng)和井下鉆 具組合兩部分組成；地面系統(tǒng)由連續(xù)油管作業(yè)機、地面供電系統(tǒng)和高壓泵及高壓管匯組成； 井下鉆具組合由連續(xù)油管1、電纜2、連接接頭3、鉆鋌4、導(dǎo)向裝置5、電動馬達裝置6、定向 裝置7和高壓噴射鉆頭8組成；連續(xù)油管1、連接接頭3、鉆鋌4、導(dǎo)向裝置5、電動馬達裝置 6、定向裝置7和高壓噴射鉆頭8順次連接；連續(xù)油管1用于提升和下入井下管柱，并傳輸高 壓液體，連續(xù)油管1的起下由連續(xù)油管作業(yè)機實現(xiàn)。電纜2內(nèi)置在連續(xù)油管1內(nèi)部，并與其 同步下放或上提，傳輸通訊信號和地面電力系統(tǒng)提供的動力。電纜2實現(xiàn)井下信息如鉆進 速度、扭矩、振動等工程參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)的實時傳輸，信號通過調(diào)制載波方式與電源共用一 條通路。連接接頭3用于連接連續(xù)油管1和井下工具管串，實現(xiàn)電力、通訊信號和機械連接， 并設(shè)置緊急切斷點。鉆鋌4為井下高壓噴射鉆頭8提供適當(dāng)?shù)你@壓，并保障連續(xù)油管1整 體上處于受拉狀態(tài)，減小連續(xù)油管1的螺旋彎曲和正弦彎曲。導(dǎo)向裝置5內(nèi)置工程及地質(zhì) 參數(shù)測量儀器，實現(xiàn)鉆壓、泵壓、溫度、井斜、方位，以及電阻率，伽馬，中子孔隙度等參數(shù)的 測量。電動馬達裝置6由大功率電動機、減速器及潤滑油補償裝置組成，電動機內(nèi)置扭矩、 溫度等傳感器檢測電機運行狀況；潤滑油補償裝置保障電動馬達在不同井下溫度環(huán)境下得 到充分的潤滑和冷卻，避免潤滑油膨脹漏失或短缺。定向裝置7由驅(qū)動液缸、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向翼、 定向測控系統(tǒng)組成，能夠間斷或連續(xù)轉(zhuǎn)動，控制高壓噴射鉆頭8產(chǎn)生偏置力，實現(xiàn)造斜或直 井段鉆進。高壓噴射鉆頭8上部為鉆桿連接螺紋，下部和側(cè)面有切削刀翼，鑲嵌聚晶金剛石 及YD合金。高壓噴射鉆頭8下部螺旋分布若干個耐磨高壓噴嘴，實現(xiàn)超高壓噴射。高壓噴 射鉆頭8首先在井底巖石上噴射切割出層狀的徑向溝槽，溝槽間突出的部分由鉆頭刀翼切 削實現(xiàn)高速鉆進。作業(yè)前將電纜2內(nèi)置到連續(xù)油管1內(nèi)部，并把井下工具組合按照順序連接好，使電 纜2與井下導(dǎo)向裝置5、電動馬達裝置6、定向裝置7等實現(xiàn)電力及通訊線路連接。利用地 面的連續(xù)油管作業(yè)機將井下鉆具組合下到井下設(shè)計位置，啟動地面高壓泵，通過連續(xù)油管1 向井下泵送鉆井液，控制泵壓在20 40Mpa，循環(huán)鉆井液1個循環(huán)周，調(diào)整泥漿性能。然后 提高泵壓到50 IOOMPa作業(yè)壓力，并啟動井下電動馬達裝置6帶動高壓噴射鉆頭8旋轉(zhuǎn)。 連續(xù)油管作業(yè)機控制鉆壓在較低的范圍內(nèi)，鉆井液從高壓噴射鉆頭8呈螺旋型噴出，使井 底巖石形成溝槽。巖石溝槽間的突出部分在高壓噴射鉆頭8的切削翼作用下被切削掉。連 續(xù)油管作業(yè)機以優(yōu)化的送鉆速度下放連續(xù)油管1，實現(xiàn)直井段的高速鉆進。鉆進過程中，鉆 壓、方位、井斜等工程參數(shù)及地質(zhì)參數(shù)被導(dǎo)向裝置5實時采集，并調(diào)制到電纜2上傳輸?shù)降?面分析處理。當(dāng)需要造斜時，定向裝置7在轉(zhuǎn)動的過程中自動調(diào)節(jié)導(dǎo)向翼塊，使高壓噴射鉆 頭8產(chǎn)生設(shè)計方向的固定偏置力，實現(xiàn)軌跡平滑造斜。該鉆井系統(tǒng)具有良好的導(dǎo)向功能，完成各種復(fù)雜軌跡井眼的高速鉆進。
權(quán)利要求
1. 一種基于連續(xù)油管的導(dǎo)向高壓噴射鉆井系統(tǒng)，由地面系統(tǒng)和井下鉆具組合兩部分組 成；地面系統(tǒng)由連續(xù)油管作業(yè)機、地面供電系統(tǒng)和高壓泵及高壓管匯組成；其特征在于井 下鉆具組合由連續(xù)油管(1)、電纜O)、連接接頭(3)、鉆鋌G)、導(dǎo)向裝置(5)、電動馬達裝 置(6)、定向裝置(7)和高壓噴射鉆頭(8)組成；連續(xù)油管(1)、連接接頭(3)、鉆鋌、導(dǎo) 向裝置(5)、電動馬達裝置(6)、定向裝置(7)和高壓噴射鉆頭(8)順次連接；電纜O)內(nèi)置 在連續(xù)油管(1)內(nèi)部，連接接頭C3)用于連接連續(xù)油管(1)和井下工具管串，鉆鋌(4)為高 壓噴射鉆頭⑶提供適當(dāng)?shù)你@壓，并保障連續(xù)油管⑴整體上處于受拉狀態(tài)，導(dǎo)向裝置(5) 內(nèi)置有工程及地質(zhì)參數(shù)測量儀器，電動馬達裝置(6)由大功率電動機、減速器及潤滑油補 償裝置組成，電動機內(nèi)置有扭矩、溫度等傳感器，定向裝置⑵由驅(qū)動液缸、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向翼、定 向測控系統(tǒng)組成，高壓噴射鉆頭(8)上部為鉆桿連接螺紋，下部和側(cè)面有切削刀翼，切削刀 翼上鑲嵌有聚晶金剛石及YD合金，高壓噴射鉆頭(8)下部螺旋分布若干個耐磨高壓噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油(氣、水)井鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以連續(xù)油管為基礎(chǔ)的具有導(dǎo)向功能的高壓噴射鉆井系統(tǒng)。該系統(tǒng)井下鉆具組合的連續(xù)油管、連接接頭、鉆鋌、導(dǎo)向裝置、電動馬達裝置、定向裝置和高壓噴射鉆頭順次連接；電纜內(nèi)置在連續(xù)油管內(nèi)部，導(dǎo)向裝置內(nèi)置有工程及地質(zhì)參數(shù)測量儀器，電動馬達裝置由大功率電動機、減速器及潤滑油補償裝置組成，電動機內(nèi)置有扭矩、溫度等傳感器，定向裝置由驅(qū)動液缸、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向翼、定向測控系統(tǒng)組成，高壓噴射鉆頭的下部和側(cè)面有切削刀翼，切削刀翼上鑲嵌有聚晶金剛石及YD合金，高壓噴射鉆頭下部螺旋分布若干個耐磨高壓噴嘴。本發(fā)明具有導(dǎo)向功能，及時了解井下信息，實現(xiàn)精確的軌跡控制，達到高效鉆井的目的。
文檔編號E21B47/12GK102086755SQ201010599948
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者余雷, 劉青云, 匡緒兵, 吳興國, 唐亮, 喻晨, 孫少亮, 孫紅玉, 尚憲飛, 徐肇國, 李敏, 李敬東, 王成業(yè), 蘇濤, 鄧旭, 馬勇, 高揚 申請人:中國石油集團長城鉆探工程有限公司