一种分支井施工设备及施工方法与流程

1.本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种分支井施工设备及施工方法。


背景技术：

2.分支井是利用一个主井眼在储层段内钻出多个分支井眼的一项技术，利用分支井技术可有效提升油气井与储层的连通性，扩大泄油面积，改善油流动态剖面，是增加单井产能的有效手段。分支井技术是继定向井、侧钻井、水平井技术之后发展起来的一项新型的钻井技术，在一个井眼里钻出若干个分支井，可重复利用上部井段，降低钻井费用，增大泄油面积，在解决特殊油藏开采模式、提高新老油田油井产量和采收率等方面，具有明显的技术和经济优势。目前阶段，分支井的施工效率较低，难以保证其开设位置和倾斜角度的准确性，且对于钻设于浅层的分支井，无法达到较好的防砂效果，导致油、气井出砂严重，磨蚀地面或井下设备，降低采收率。
3.多分支井具体类型繁多，不同种类的分支井对应不同等级的完井要求，等级越高，其工艺越复杂，成本越高，风险也越大。完井工艺的优良主要考虑主井眼与各分支井眼的隔离、控制和响应的及时准确度以及各个井壁的稳定性。现有分支井完井技术成本高，工艺复杂，施工步骤繁琐，导致出错率高。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提供一种分支井施工设备，能够快速准确地钻设出符合施工要求精度的分支井眼，且能够到达良好的防砂效果。
5.本发明的另一个目的在于提供一种分支井施工方法，步骤简单，降低施工出错率，能够保证完井后的分支井眼稳固性强，防砂效果良好。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一方面，提供一种分支井施工设备，包括多个完井装置，主井分支形成多个分支井眼，每个所述分支井眼内均对应设置有一个所述完井装置，所述完井装置包括自所述分支井眼的井口至井底依次连接的导向组件、封隔组件、锚定组件以及筛管组件；
8.所述导向组件、所述封隔组件以及所述锚定组件均沿对应的所述分支井眼的延伸方向贯通设置有通孔，所述通孔与所述筛管组件的内腔形成油液通道；
9.所述导向组件远离所述筛管组件的一端设置有导向斜面，钻井设备的钻头沿所述导向斜面钻设形成下一个所述分支井眼；
10.所述封隔组件密封连接于所述分支井眼的井壁；
11.所述锚定组件锚固于所述分支井眼的井壁；
12.所述筛管组件的管壁上设置有多个滤孔，进入所述分支井眼内的油液通过所述滤孔过滤，并进入所述油液通道。
13.作为本发明提供的分支井施工设备的优选方案，所述完井装置还包括隔离组件，所述隔离组件的一端连接于所述锚定组件，另一端连接于所述筛管组件，以防止钻设下一
个所述分支井眼产生的泥浆进入所述筛管组件的内腔，所述隔离组件包括内径与所述筛管组件的内径一致的固定环体，所述固定环体的内腔设置有可溶阀体，所述可溶阀体能够溶于溶解液中，以导通所述油液通道。
14.作为本发明提供的分支井施工设备的优选方案，所述筛管组件为预充填筛管。
15.作为本发明提供的分支井施工设备的优选方案，所述筛管组件远离所述导向组件的一端设置有单流阀。
16.作为本发明提供的分支井施工设备的优选方案，还包括送入工具，所述送入工具可拆卸连接于所述导向组件，所述送入工具能够沿所述分支井眼的延伸方向移动，以将所述完井装置下放至所述分支井眼内。
17.作为本发明提供的分支井施工设备的优选方案，所述送入工具上连接有锁定件，所述送入工具插设于所述导向组件的通孔内，并通过所述锁定件与所述导向组件的通孔的孔壁可拆卸连接。
18.作为本发明提供的分支井施工设备的优选方案，所述锁定件包括弹性爪，所述导向组件的通孔的孔壁凹设有环形卡槽，所述弹性爪能够在自身弹力作用下卡入所述环形卡槽内，以固定所述送入工具和所述导向组件。
19.作为本发明提供的分支井施工设备的优选方案，还包括投球装置，所述投球装置包括发射组件以及设置于所述发射组件上的钢球，所述送入工具远离所述投球装置的一端设置有内管，所述内管远离所述送入工具的一端设置有球座，所述球座上开设有球座通孔，所述内管上开设有泄压孔，所述完井装置送入到位后，所述发射组件能够发射所述钢球，以使所述钢球打向所述球座，并封堵所述球座通孔，从而使所述内管中产生正压，所述封隔组件在正压作用下密封连接于所述分支井眼的井壁，所述锚定组件在正压作用下锚固于所述分支井眼的井壁。
20.另一方面，提供一种分支井施工方法，采用如上所述的分支井施工设备施工n个分支井眼，包括以下步骤：
21.s1、钻井设备钻设形成第x个分支井眼；
22.s2、将完井装置下放于第x个分支井眼内；
23.s3、钻孔设备的钻头沿第x个分支井眼内的导向组件的导向斜面钻设第x+1个分支井眼；
24.s4、在第x+1个分支井眼内下放完井装置；
25.s5、重复上述步骤，直至钻设完成第n个分支井眼，并在第n个分支井眼内下放完井装置，x为1到n
‑
1之间的正整数，且x初始为1。
26.本发明的有益效果：
27.本发明提供的分支井施工设备，包括多个完井装置，主井分支形成的多个分支井眼内均对应设置有一个完井装置，完井装置固定连接于分支井眼的井壁，能够起到良好的防砂作用。完井装置的导向组件恰好处于下一个待钻分支井眼的钻设位置，因此，在钻设下一个待钻分支井眼时，钻井设备的钻头可沿导向组件的导向斜面钻设，直至达到设计井深，定位方便，能够保证钻设的分支井眼的位置准确且倾角符合要求。锚定组件锚固于分支井眼的井壁，以保证整个完井装置稳固设置于分支井眼内，避免由于油液的冲击而产生较大晃动。封隔组件密封连接于分支井眼的井壁，以使封隔组件、筛管组件以及分支井眼的井壁
围设形成待过滤腔，进入分支井眼内的油液通过筛管组件上的滤孔过滤后，再进入油液通道内，防止油液中的颗粒砂随油液进入地面和井下采油设备中，由于封隔组件的密封作用，可防止分支井眼内的油液未经筛管组件过滤便被采集，保证完井装置安装后起到良好的防砂效果。
28.本发明提供的分支井施工方法中，首选钻设第一个分支井眼，钻设完成后，将对应的完井装置下放于第一个分支井眼内，并与第一个分支井眼的井壁固定，随后，钻孔设备的钻头沿第一个分支井眼内的导向组件的导向斜面进行钻设并前进，以形成位置和倾角均符合施工要求的第二个分支井眼，之后，在第二个分支井眼内也下放一个完井装置，并与其井壁固定，重复上述步骤，直至钻设完成第n个分支井眼，并在第n个分支井眼内下放完井装置，施工工序简单，且每个分支井眼内的完井装置均能在其内部起到良好的防砂作用。
附图说明
29.图1是本发明具体实施方式提供的第一分支井眼的完井示意图；
30.图2是本发明具体实施方式提供的第一分支井眼和第二分支井眼的完井示意图；
31.图3是本发明提供的第三分支井眼钻设完成后的结构示意图；
32.图4是本发明具体实施方式提供的分支井施工方法的流程图。
33.图中：
34.100
‑
主井；101
‑
第一分支井眼；102
‑
第二分支井眼；103
‑
第三分支井眼；
[0035]1‑
导向组件；2
‑
封隔组件；3
‑
锚定组件；4
‑
筛管组件；5
‑
隔离组件；6
‑
单流阀；7
‑
送入工具；8
‑
投球装置；9
‑
内管；10
‑
球座；
[0036]
11
‑
导向斜面；
[0037]
51
‑
固定环体；52
‑
可溶阀体；
[0038]
71
‑
弹性爪。
具体实施方式
[0039]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0040]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0041]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0042]
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
[0043]
如图1至图3所示，本实施例提供一种分支井施工设备，包括多个完井装置，主井100分支形成的多个分支井眼内均对应设置有一个完井装置，完井装置固定连接于分支井眼的井壁，能够起到良好的防砂作用。
[0044]
完井装置包括自分支井眼的井口至井底依次连接的导向组件1、封隔组件2、锚定组件3以及筛管组件4。导向组件1、封隔组件2以及锚定组件3均沿对应的分支井眼的延伸方向贯通设置有通孔，导向组件1、封隔组件2、锚定组件3各自的通孔与筛管组件4的内腔连通，并形成油液通道，地下油层中的油液能够通过该油液通道进入采集油管中，进而输送至地面。
[0045]
导向组件1远离筛管组件的一端设置有导向斜面11，完井装置的导向组件1恰好处于下一个待钻分支井眼的钻设位置，因此，在钻设下一个待钻分支井眼时，钻井设备的钻头可沿导向组件1的导向斜面11钻设，直至达到设计井深，定位方便，能够保证钻设的分支井眼的位置准确且倾角符合要求。锚定组件3锚固于分支井眼的井壁，以保证整个完井装置稳固设置于分支井眼内，避免由于油液的冲击而产生较大晃动。筛管组件4的管壁上设置有多个滤孔。封隔组件2密封连接于分支井眼的井壁，以使封隔组件2、筛管组件4以及分支井眼的井壁围设形成待过滤腔。进入分支井眼内的油液通过筛管组件4上的滤孔过滤后，再进入油液通道内，防止油液中的颗粒砂随油液进入地面和井下采油设备中。由于封隔组件2的密封作用，可防止分支井眼内的油液未经筛管组件4过滤便被采集，保证完井装置安装后起到良好的防砂效果。
[0046]
参见图3，为便于叙述，将钻设完成的三个分支井眼按照钻设顺序定义为第一分支井眼101、第二分支井眼102以及第三分支井眼103。示例性地，在第一分支井眼101内下放完井装置时，需要保证导向组件1处于第二分支井眼102的待钻设位置，并且该导向组件1的导向斜面11与第二分支井眼102的延伸方向一致，因此，钻井设备的钻头只需沿第一分支井眼101内导向组件1的导向斜面11下钻即可，工序简单，且能够保证精确度。参见图2，第二分支井眼102钻设完成后，在其内部下放一个完井装置并固定。由第二分支井眼102钻设第三分支井眼103时的步骤与上述步骤类似。
[0047]
可选地，参见图3，完井装置还包括隔离组件5。隔离组件5的一端连接于锚定组件3，另一端连接于筛管组件4。钻设第二分支井眼102时，隔离组件5能够防止钻设过程中产生的泥浆砂土等进入第一分支井眼101内的油液通道中而造成堵塞，避免增加不必要的清理工序。具体地，隔离组件5包括固定环体51。固定环体51的内径与筛管组件4的内径一致。固定环体51的内腔设置有可溶阀体52，即可溶阀体52设置于油液通道内，能够封堵油液通道，以防止泥浆砂土等进入。可溶阀体52在后期采油过程中能够溶解于施工时配制的溶解液中，以导通油液通道，保证油液顺利上行至采集油管中。
[0048]
可选地，本实施例中，隔离组件5包括可溶式板阀，阀本体即为上述的固定环体51。当钻设第二分支井眼102时，可溶式板阀处于关闭状态，此时阀本体中间的可溶阀体52封堵于油液通道内，以防止泥浆砂土等进入第一分支井眼101。可溶阀体52后期可溶解于溶解液
中，无需采取其他措施即可导通油液通道，施工工序简单。
[0049]
可选地，本实施例中，筛管组件4为预充填筛管，能够起到砾石充填的效果。现有技术中通常在筛管组件4的外壁和分支井眼的井壁之间填充砾石，以起到稳固筛管组件4以及增强过滤效果的作用，然而本实施例中将筛管组件4设置为预充填筛管，可以起到与传统做法中填充砾石同等的效果，无需额外在筛管组件4的外壁和分支井眼的井壁之间填充砾石，有效简化施工步骤，提高施工效率。
[0050]
可选地，筛管组件4远离导向组件1的一端设置有单流阀6。钻井液进入筛管组件4的内腔中，并通过单流阀6流出至筛管组件4与分支井眼的井壁形成的环形空间内，以进行循环清洗，将岩屑等输出至地表。单流阀6具有单向流动性，即，当钻井液具有向筛管组件4内腔回流的趋势时，单流阀6的止逆功能能够阻止此趋势，从而防止大颗粒回流至筛管组件4的内腔，保证井下循环清洗的可靠性。
[0051]
可以理解的是，本实施例中，在下放完井装置时，可溶式板阀处于开启状态，即，可溶阀芯未处于油液通道内部，此时油液通道处于导通状态。
[0052]
可选地，参见图1，完井装置通过送入工具7下放至第一分支井眼101内。送入工具7可拆卸连接于导向组件1上，以实现其与该完井装置的固定。送入工具7能够沿第一分支井眼101的延伸方向移动，以将完井装置下放至分支井眼的底部，并使该完井装置停止于预设位置。
[0053]
具体地，本实施例中，在通过送入工具7下放完井装置时，可溶式板阀处于开启状态，即，可溶阀体52未处于油液通道内部，此时油液通道处于导通状态。当送入工具7将整个完井装置送入到位后、以及锚定组件3锚定、封隔组件2坐封后，上提送入工具7，以使送入工具7与导向组件1分离，随后，可溶式板阀关闭，即可溶阀体52封堵于油液通道内部，防止钻井时泥砂进入。后期采油时，可溶阀体52溶解于配制的溶解液中，从而导通油液通道。
[0054]
进一步地，送入工具7上设置有锁定件，送入工具7插设于导向组件1的通孔内(参阅图1)，并通过上述的锁定件与导向组件1的通孔的孔壁可拆卸连接，安装和拆卸方便。将送入工具7插设于导向组件1的通孔内，能够保证连接后的接触面积，提高稳定性，避免二者相对移动导致送入工具7脱离导向组件1。
[0055]
可选地，锁定件包括弹性爪71，导向组件1的通孔的孔壁凹设有环形卡槽，弹性爪71能够在自身弹力作用下卡入环形卡槽内，以固定送入工具7和导向组件1，操作简单，使用方便。
[0056]
继续参阅图1，可选地，送入工具7远离导向组件1的一侧设置有投球装置8。投球装置8包括发射组件以及设置于发射组件上的钢球。送入工具7远离投球装置8的一端设置有内管9。内管9远离送入工具7的一端设置有球座10，球座10上开设有球座通孔。即，内管9的一端与送入工具7连接，另一端设置有上述的球座10。完井装置送入到位后，发射组件能够发射钢球，钢球进而打向球座10，且能够封堵球座通孔，从而使内管9中产生正压。内管9上开设有泄压孔，内管9中的正压能够通过该泄压孔传递至封隔组件2和锚定组件3所在位置，使得封隔组件2在该正压作用下密封连接于分支井眼的井壁，锚定组件3在该正压作用下锚固于分支井眼的井壁，从而实现完井装置在分支井眼内的固定。
[0057]
进一步地，投球装置8发射的钢球能够使内管9中产生不同的压力梯度，封隔组件2和锚定组件3在压力达到一定值(本实施例中为20mpa)时便坐封以及坐挂，随后，内管中继
续升压，压力升至某一值(本实施例中为25mpa
‑
28mpa)时，送入工具7上的弹性爪71在该正压作用下收回，以脱离导向组件1上的环形卡槽，随后可上提送入工具7。
[0058]
图1所示的状态中，可溶式板阀处于开启状态，送入工具7穿过导向组件1的通孔继续伸入，直至筛管组件4的内腔，保证送入工具7与完井装置连接后的稳定性。
[0059]
当然，第二分支井眼102、第三分支井眼103以及剩余各个分支井眼内的完井装置的下放均通过送入工具7完成，这里不再赘述。
[0060]
如图4所示，本实施例还提供一种分支井施工方法，采用如上所述的分支井施工设备施工待钻的n个分支井眼。具体步骤如下：
[0061]
s1、钻井设备钻设形成第x个分支井眼；
[0062]
s2、将完井装置下放于第x个分支井眼内；
[0063]
其中步骤s2包括：将单流阀6、筛管组件4、锚定组件3、可溶式板阀、封隔组件2、导向组件1、送入工具7、投球装置8自下而上依次连接，并进行下放作业，通过送入工具7将完井装置下方到位后，投球装置8发射钢球，以在内管9中产生正压，锚定组件3能够在产生的压力作用下锚固、封隔组件2能够在产生的压力作用坐封，随后内管9中继续升压以使送入工具7能够与导向组件1分离，随后上提回收送入工具7，并关闭可溶式板阀，完成第x个分支井眼裸眼防砂；
[0064]
s3、钻孔设备的钻头沿第x个分支井眼内的导向组件1的导向斜面11钻设第x+1个分支井眼；
[0065]
s4、在第x+1个分支井眼内下放完井装置；
[0066]
s5、重复上述步骤，直至钻设完成第n个分支井眼，并在第n个分支井眼内下放完井装置，x为1到n
‑
1之间的正整数，且x初始为1。
[0067]
本实施例提供的分支井施工方法中，首选钻设第一个分支井眼，钻设完成后，将对应的完井装置下放于第一个分支井眼内，并与第一个分支井眼的井壁固定(参见图1)。随后，钻孔设备的钻头沿第一个分支井眼内的导向组件1的导向斜面11进行钻设并前进，以形成位置和倾角均符合施工要求的第二个分支井眼，之后，在第二个分支井眼内也下放一个完井装置，并与其井壁固定(参见图2)。重复上述步骤，直至钻设完成第n个分支井眼，并在第n个分支井眼内下放完井装置，施工工序简单，且每个分支井眼内的完井装置均能在其内部起到良好的防砂作用。
[0068]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。