水平井完井管柱導向減阻器的製作方法

2023-11-30 09:34:56 1

本實用新型涉及油田開發中完井作業管柱的配套工具，特別是涉及用於引導完井管柱下井的一種導向工具，該工具連接在完井管柱最下端，能夠引導管柱並能對井眼進行少量的鑽銑處理，從而可以減少完井管柱下入過程中因井眼不規則而引起的磨阻激增問題。

背景技術：

水平井完井管柱在下入過程中，因井眼軌跡不規則原因導致完井管柱下不到預定位置的情況時有發生。特別是疏鬆砂巖油藏，經常遇到井眼忽大忽小的情況，極易使完井管柱增加所遇摩阻。目前處理此類問題的方法主要是通過完井管柱下入前的通井工藝來處理井眼，降低完井管柱下不到位的風險。一旦完井管柱下入途中遇阻則無任何辦法，只能起出完井管柱通井後重下管柱或者就地完井。不管採用那種方法都會帶來不必要的經濟損失。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型提供了水平井完井管柱導向減阻器，該工具連接在完井管柱最下端，能夠引導管柱並能對井眼進行少量的鑽銑處理，從而可以減少完井管柱下入過程中因井眼不規則而引起的磨阻激增問題，從而降低了完井管柱下不到設計深度或不能正常完井的風險。

本實用新型的技術方案是：水平井完井管柱導向減阻器,上接頭與中心管相連，中心管外上部套有彈簧，下部套有旋轉內筒，在中心管和旋轉內筒之間於中心管外壁中部設有傳扭機構；旋轉內筒的外壁設有斜向凹槽；中心管下端連接球座；旋轉外筒套在彈簧、旋轉內筒和球座外；導向塊徑向安裝，其外端固定在旋轉外筒上，內端伸入旋轉內筒的斜向凹槽中；旋轉外筒上部外形呈圓柱狀且設有斜向突起，下部呈圓錐狀；球座下端有一個半球狀內凹槽，球頭的球形部安裝在球座的半球狀內凹槽內，壓帽與球座相連，壓帽與球頭相接觸的部位也是球形弧面，壓帽的下邊緣低於球頭的球狀最大直徑處；球頭以下連接引導頭。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本發明的水平井完井管柱導向減阻器具有兩方面的作用，一是，工具前端設置了由球頭組成的萬向節，能夠引導完井管柱通過井眼軌跡變化較大的井段；二是在旋轉外筒上設置了輔焊有硬質合金的斜向突起，在旋轉內筒外壁開設了斜向槽，固定在旋轉外筒上的導向塊能夠在斜向凹槽中滑動，通過上提下放管柱，使得旋轉外筒相對旋轉內筒周向旋轉，對井眼進行少量的鑽銑，從而能夠實現減少完井管柱下入時的阻力的目的。

附圖說明

前面簡單地描述了本發明，接下來參考描述本發明的以下具體實施例的圖紙進一步、詳細地敘述本發明。這些圖紙只描述了該發明的一些典型的實施例，因此不能認為是限制本發明的範圍。在這些圖紙中：

圖1是水平井完井管柱導向減阻器的結構示意圖。

圖2是圖1中A-A處的優選實施例一的斷面圖。

圖3是圖1是B-B處的優選實施例一的斷面圖。

圖4是圖1中A-A處的優選實施例二的斷面圖。

圖5是圖1是B-B處的優選實施例二的斷面圖。

圖6是圖1中件5外表面的展開平面圖。

圖7是圖6中C-C處件5的斷面圖。

圖8是圖1中件4外表面的展開平面圖。

圖9是圖8中D-D處件4的斷面圖。

具體實施方式

下面結合附圖1對本發明的水平井完井管柱導向減阻器進行詳細說明。上接頭1與中心管2相連，中心管2外上部套有彈簧3，下部套有旋轉內筒5，在中心管2和旋轉內筒5之間於中心管2外壁中部設有傳扭機構；旋轉內筒5的外壁設有斜向槽；中心管2下端連接球座7；旋轉外筒4套在彈簧3、旋轉內筒5和球座7外；導向塊6徑向安裝，其外端固定在旋轉外筒4上，內端伸入旋轉內筒5的斜向凹槽中；旋轉外筒4上部外形呈圓柱狀且設有斜向突起，下部呈圓錐狀；球座7下端有一個半球狀內凹槽，球頭9的球形部安裝在球座7的半球狀內凹槽內，壓帽8與球座7相連，壓帽8與球頭9相接觸的部位也是球形弧面，壓帽8的下邊緣低於球頭9的球狀最大直徑處；球頭9以下連接引導頭10。

所述的傳扭機構見圖2與圖3所示，這是一種直齒形結構，在中心管2的中部外周是軸向外齒，旋轉內筒5的內孔上部有軸向內齒，外齒與內齒可以相互嚙合。

在圖1所示狀態下，所述的傳扭機構的外齒與內齒是沒有嚙合在一起的。當井眼減小，完井管柱前端的導向減阻器遇阻時，旋轉外筒4就會受到一個向上的推力，導向塊6就會推動旋轉內筒5向上運動，這時外齒與內齒嚙合在了一起。

見圖4與圖5所示，這是所述的傳扭機構的另一種優選實例。所述的傳扭機構是鍵傳扭結構，在中心管2中部外周設一條以上的軸向鍵狀突起，旋轉內筒5的內孔上部設有軸向鍵槽，鍵槽與鍵狀突起相配合。當然這種相配合的結構形式也可以反過來設計，即在中心管2中部外周設一條以上的軸向鍵槽，旋轉內筒5的內孔上部設有軸向鍵狀突起。同樣地，在圖1所示狀態下，所述的傳扭機構的鍵狀突起與鍵槽是沒有配合在一起的。當井眼減小，完井管柱前端的導向減阻器遇阻時，旋轉外筒4就會受到一個向上的推力，導向塊6就會推動旋轉內筒5向上運動，這時鍵狀突起與鍵槽就配合在了一起。

為了使本發明的水平井完井管柱導向減阻器具有較好的鑽銑井眼的作用，如圖8和圖9所示，在旋轉外筒4上部外周設置了如圖所示的斜向突起並在突起上鋪焊有硬質合金，下部圓錐狀外周也鋪焊有硬質合金。

完井管柱在下井過程中是難以旋轉的或不允許轉動，為了使本發明的工具能夠鑽銑井眼，如圖6和圖7所示，在旋轉內筒5的外周設置了斜向凹槽，導向塊6可以沿該斜向凹槽滑動，實際上該斜向凹槽的空間形狀與矩形牙螺紋相似。斜向凹槽的條數是2條以上，最好是3條。導向塊6的數量與斜向凹槽的數量相同。

完井管柱前端的導向減阻器遇阻時，旋轉外筒4就會受到一個向上的推力，導向塊6就會推動旋轉內筒5向上運動，這時外齒與內齒嚙合在了一起。中心管2下行但不能轉動，通過傳扭機構，旋轉內筒5也跟隨中心管2一起下行且不能轉動，而旋轉外筒4在井眼的阻力下有保持軸向上不動的趨勢，這時，導向塊6相對於旋轉內筒5滑動，在產生軸向位移的同時，產生一個周向的扭矩，推動旋轉外筒4作圓周旋轉，通過其外周的輔焊有硬質合金的斜向突起對井眼進行鑽銑。

上提完井管柱，在彈簧3的推力下，旋轉內筒5相對中心管2下行，傳扭機構脫開，旋轉內筒5相對中心管2旋轉使導向塊6回到如圖1所示狀態，從而可以開始下一次鑽銑動作。

需要說明的是，為了防止導向塊6沿斜向凹槽向上運動的過程中從斜向凹槽的上部滑出，旋轉外筒4的上端距上接頭1上端的距離應小於斜向凹槽軸向長度，同時在連接本發明的工具時，在其上部應連接一個直徑較上接頭1外徑大的工具。

為了提高本發明的水平井完井管柱導向減阻器對完井管柱在下井過程中的引導作用，引導頭10下部可以設計為半球狀、部分橢圓狀或圓錐狀。

本文所述的實施例僅僅為典型實施例，但不僅限於這些實施例，本領域的技術人員可以在不偏離本發明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發明的範圍內，因此，保護範圍不僅限於上文的說明，而是根據權利要求來定義，保護範圍包括權利要求的標的的所有等價物。