水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具.pdf

水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具，应用于油田水平分支井油井作业。特征是：万向接头下端连接偏心定位器，偏心定位器下端连接导向器，在导向器的最前端均布有1-4个前压力感应式水力喷嘴，前压力感应式水力喷嘴中心线与导向器中心线为平行；在导向器的侧壁上有3个侧压力感应式水力喷嘴，侧压力感应式水力喷嘴的直径为2～10毫米，侧压力感应式水力喷嘴中心线与导向器中心线垂直。效果是：导入工具直径小、柔性强、绕度大、连接丝扣无限位；有较强的适应性，对井身结构无特殊要求；选择流体动力作为导向工具的动力源，能方便的在地面控制其导向。

1、  一种水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具，主要由万向接头(1)、偏心定位器(2)、导向器(3)、前压力感应式水力喷嘴(4)、侧压力感应式水力喷嘴(5)组成，万向接头(1)上端为油管扣，能与油管相连接，其特征在于：万向接头(1)下端连接偏心定位器(2)，偏心定位器(2)下端连接导向器(3)，在导向器(3)的最前端均布有1～4个前压力感应式水力喷嘴(4)，前压力感应式水力喷嘴(4)孔的直径为2～10毫米，前压力感应式水力喷嘴(4)中心线与导向器(3)中心线为平行；在导向器(3)的侧壁上有三个侧压力感应式水力喷嘴(5)，三个侧压力感应式水力喷嘴(5)有两个的中心线为同一条直线，另一个侧压力感应式水力喷嘴(5)的中心线垂直于所述的两个侧压力感应式水力喷嘴(5)的中心线，三个方向侧压力感应式水力喷嘴(5)孔的直径为2～10毫米，侧压力感应式水力喷嘴(5)中心线与导向器(3)中心线垂直。

水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具
技术领域
本实用新型涉及油田油井作业技术领域，特别涉及水平分支井井下作业钻具的一种定向导入的专用工具。
背景技术
目前，水平分支井在同一井眼的相同或不同深度、呈360°全方位放射状分布，相当于多口定向井或水平井。水平分支井用于开采单层或多套层系的油气藏，也可以用于多个断块油藏的开发。近年来，水平井和水平分支井钻井技术取得飞速的发展，但是，水平井和水平分支井井下作业技术发展较慢，特别是水平分支井井下作业的二次导入技术基本上处于停滞的状态，一直没有取得重大突破，
国内外各家石油工程服务公司用于分支井的重入方式，基本上都是采用定向器、斜向器、限位器、导入筒、回接筒和旋转器等工具实现，依靠机械力把各类钻具和套管引入分支井眼。也就是在分支处的非作业井眼可支撑段下入靠卡瓦支撑、能脱手的堵塞斜向器，把非作业井眼堵住后再脱手，作业井眼就成为唯一的通道，实现二次重入措施作业。但其只是利用井筒的大小选择分支井眼，选择性小、准确度差，实际应用中效果不明确，而这些技术只能用于TAML三级以上的分支井，而TAML三级以上分支井的完井技术在国内还不能独立完成。而且根据统计资料已完成的分支井中有80％是裸眼完成的，分支处没有足够的支撑强度，卡瓦式还是膨胀管斜向器都不能做到分支处的定位支撑，无法实现选择性重入，使投产前的洗井和油层酸化改造等作业不能够正常进行。
另一种是由定位装置、变扣接头、导斜器、引导头、连接管组成的重入工具，该种导向器利用引导头感应分支井窗口方位，主要用于TAML三级以下的分支井，使钻井管柱连续选择性地进入各分支井眼，从而实现分支井眼测试，冲砂、洗井等作业。但存在感应导向头准确度差，管柱连接复杂，起下管柱易于卡钻等诸多问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具，该新型自动定向导入工具能实现从主井眼向任一分支井眼重新准确地进入，便于水平分支井井下作业顺利实施。满足采油和修井作业要求，充分发挥各分支井产能。
本实用新型借鉴两项成熟的科技原理：一项是人体血管支架导入技术，人体血管支架导入与水平分支井的井下作业自动导入有一定的类似性。人体血管是由一个主血管与多条分支血管连在一起的血管网，血管支架由体外管导入，沿血管输送到目的处，这一切都是靠体外的导管扭送推进实现的；另一项是借鉴火箭飞行轨道控制技术，空间火箭控制首先是信号输送和接收，再是火箭携带一定的燃料作为动力进行导向。水平分支井井下作业自动导入应用水动力学的连续流方程、伯诺里方程和动量方程机理，依靠偏心重力自旋定向和流体动力的能量传递，通过压力感应控制，产生不同方位的侧向偏推力导向，实现水平分支井井下作业管柱自动定向导入分支井。
本实用新型采用的技术方案是：水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具，主要由万向接头、偏心定位器、导向器、前压力感应式水力喷嘴、侧压力感应式水力喷嘴组成，其特征在于：万向接头上端为油管扣，能与油管相连接。万向接头下端连接偏心定位器，偏心定位器下端连接导向器，在导向器的最前端均布有1～4个前压力感应式水力喷嘴，前压力感应式水力喷嘴孔的直径为2～10毫米，前压力感应式水力喷嘴中心线与导向器中心线为平行；在导向器的侧壁上有三个侧压力感应式水力喷嘴，三个侧压力感应式水力喷嘴有两个的中心线为同一条直线，另一个侧压力感应式水力喷嘴的中心线垂直于所述的两个侧压力感应式水力喷嘴的中心线，三个方向侧压力感应式水力喷嘴孔的直径为2～10毫米，侧压力感应式水力喷嘴中心线与导向器中心线垂直。
简述本实用新型的原理，有助于理解本实用新型。通过油管将自动定向导入工具下入水平井已知深度分支井口处，利用水力学原理，通过改变偏心定位器流道产生径向冲量、重力偏心和万向接头微扭矩转动确保自定向，利用导向器侧部0～270度三个方向的流体产生的向上、向左、向右的推力，可进入任何一个想进入的水平井的分支井中。自动定向导入工具各部件作用如下：
万向接头：360度微扭矩旋转，实现了偏心定位器的定位作用，使与之连接的水力导向器处于一个固定的方位。
偏心定位器：依靠万向接头的360度转动，定位器在重力的作用下，重心总是处于最低的位置，实现了定位。
前压力感应式水力喷嘴：在导向器的端部设计直喷喷嘴，利用部分流体的射流，清除分支井开叉处井眼的堵塞物。
侧压力感应式水力喷嘴：在导向器工具的侧部0～270度的三个方向安装，设计截面不等的流体通道和不同的启动压力，由地面泵入压力控制启动水力喷孔，靠喷出流体产生的推力和自重力实现360度导向。
本实用新型的有益效果：本实用新型水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具，能实现从主井眼向任一分支井眼重新准确地进入，便于水平分支井井下作业顺利实施。具有以下特点：
1、直径小、柔性强、绕度大、连接丝扣无限位，克服了采用斜向器依靠机械作用难以导入分支井眼的缺点。
2、有较强的适应性。自动定向导入工具是依靠水力作用实现其导入功能，选择流体动力作为导向工具的动力源，能方便的在地面控制其导向。另外，该实用新型对井身结构无特殊要求，能随意进入裸眼或TAML分支井中，适应性强。
附图说明
图1、本实用新型水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具组成示意图。
图2是导向器3的横剖面示意图。
图3是本实用新型自动定向导入工具进入第一个分支井示意图。
图4是本实用新型自动定向导入工具进入第二个分支井示意图。
图5是本实用新型自动定向导入工具进入第三个分支井示意图。
图中，1.万向接头，2.偏心定位器，3.导向器，4.前压力感应式水力喷嘴，5.侧压力感应式水力喷嘴。
具体实施方式
实施例1：以一个水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具为例，对本实用新型作进一步详细说明。
参阅图1。本实用新型水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具，主要由万向接头1、偏心定位器2、导向器3、前压力感应式水力喷嘴4、侧压力感应式水力喷嘴5组成。万向接头1外径100毫米，内径50毫米。万向接头1上端为油管扣。万向接头1下端连接偏心定位器2，偏心定位器2下端连接导向器3，在导向器3的最前端有1个前压力感应式水力喷嘴4，前压力感应式水力喷嘴4的直径为8毫米，前压力感应式水力喷嘴4中心线与导向器3中心线为平行。
参阅图2。在导向器3的侧壁上有三个侧压力感应式水力喷嘴5，三个侧压力感应式水力喷嘴5有两个的中心线为同一条直线，另一个侧压力感应式水力喷嘴5的中心线垂直于所述的两个侧压力感应式水力喷嘴5的中心线，三个方向侧压力感应式水力喷嘴5孔的直径为6毫米，侧压力感应式水力喷嘴5中心线与导向器3中心线垂直。
图3、图4或图5表示的是：通过在地面调整下入管柱深度和泵入压力，水平分支井井下作业钻具自动定向导入工具分别进入不同的分支井眼中进行井下作业施工。