用于低渗透储层的钻孔装置及其钻孔方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于低渗透储层的钻孔装置及其钻孔方法，该钻孔装置包括：钻头，其上设有喷射孔和刮刀；喷射液输送组件，其包括与钻头连接的喷射管；导向机构，对喷射液输送组件和钻头进行导向，以保证钻头的钻进方向；和旋转机构，其与喷射液输送组件固定连接，并被输送的高压流体驱动从而带动钻头旋转破岩。该钻孔装置作业效率高、成本低且环境污染小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油开采
，具体涉及一种用于提高低渗透储层导流能力的钻孔装置及钻孔方法。
技术介绍
相比于传统油气资源，致密油气、页岩气和煤层气等非常规资源，由于其具有低孔低渗的特征，导致其单井产能低，采收率低，开发面临更多的挑战。目前，非常规油气的开发主要采用水平井钻井技术和水平井分段压裂技术。另外，复杂结构井和压裂在低渗透油气藏增产、增效中发挥着重要的作用。水力压裂能增加井筒与储层的接触面积，有效减小油气流入井筒的阻力，提高油气的流动速率。但是水力压裂也存在一些弊端，包括：①压裂过程中压裂液对储层的伤害，容易堵塞油气流动通道。②水力压裂施工使用大量的水、支撑剂和化学添加剂，容易造成环境的污染。③水力压裂施工之前需要固井、射孔、洗井等作业，导致施工周期长。④压裂施工作业需要大型压裂泵组、压裂车和压裂液等，作业成本较高。⑤在非均质储层，不能有效控制裂缝的走向，造成改造有效性低，也可能造成压开水层及气层，导致水和气体的早侵。多分支井也是提高低渗储层的开发效率的方式之一。但是传统的多分支水平井需要频繁造斜、定向和复杂的井眼轨迹控制等工艺过程，导致钻井工艺复杂，作业成本高。径向钻井技术采用高速射流侵蚀储层的破岩方式取代传统的旋转机械破岩方法，避免了传统方式的施加钻压和旋转钻杆带来的一系列问题，提高了钻井效率。在一个储层横截面钻出多个径向水平井眼，这些水平井段的长度可达100m，井眼直径可超过50mm。但是该方法在储层钻进过程中，高压喷射软管不旋转，仅仅依靠单纯的高速射流进行破岩，其效率低，作业时间很长，并增加了注入液体量，对储层产生了一定的污染。并且该方法受制于射流作用不能用于坚硬的岩石，否则很难形成孔道，因此该方法受到地层岩石特性、作业时间长和成本高的限制，难以有效推广与应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题是，提供一种作业效率高、成本低且环境污染小的用于低渗透储层的钻孔装置。针对该问题的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的用于低渗透储层的钻孔装置，包括：钻头，其上设有喷射孔和刮刀；喷射液输送组件，其包括与钻头连接的喷射管；导向机构，对喷射液输送组件和钻头进行导向，以保证钻头的钻进方向；和旋转机构，其与喷射液输送组件固定连接，并被输送的高压流体驱动从而带动钻头旋转破岩。与现有技术相比，本专利技术的用于低渗透储层的钻孔装置具有以下优点。由于能够形成射流破岩和旋转磨削破岩共同作用到低渗透储层上，大大提高了作业效率，缩短了作业时间。而且由于不再仅依赖高速喷射破岩的方式，需要的喷射流体量少，对环境的影响小。在一个实施例中，所述喷射液输送组件包括：设在裸眼井中的外部油管，其与旋转机构的上端外侧固定连接，并允许高压流体进入旋转机构以驱动旋转机构；连续油管，其进入裸眼井的部分位于外部油管内；和分流及连接组件，其一端与连续油管连接，并允许其中一部分高压流体流向钻头，另一部分高压流体经外部油管与连接油管之间的环空间隙分流进入旋转机构并驱动旋转机构。连续油管的下端连接分流及连接组件，分流及连接组件连接喷射管的一端，喷射管的另一端穿过旋转机构连接钻头。外部油管与旋转机构的上端连接，从而在外部油管、连接油管和旋转机构三者之间形成一个环空间隙，高压流体分流从该环空间隙进入旋转机构的驱动腔内驱动旋转机构。这种结构采用高压流体来驱动旋转机构，在井下环境中使用安全且节能。在一个实施例中，所述分流及连接组件包括：旋转短节，其设在外部油管内且与喷射管远离钻头的一端连接；扶正器，其设在外部油管内且一端与旋转短节连接；母扣，其设在外部油管内且与扶正器连接；公扣，其与母扣配合；和分流件，与连续油管连接，其将从连续油管流出的高压流体分成两部分，一部分高压流体流向钻头，另一部分高压流体流向旋转机构。由于喷射管一般是采用的高压软管，加上旋转短节与外部油管之间留有一定的间隙，在高压流体的作用下，容易造成喷射管偏移，采用扶正器能解决喷射管和旋转短节偏移的问题。再下入带公扣的连续油管时，公扣和母扣容易准确连接。从而为后续喷射破岩和旋转破岩提供保障。在一个实施例中，所述导向机构包括与旋转机构的下端连接的导向鞋，所述导向鞋内设有导向轨道。在钻井领域，导向鞋技术比较成熟，导向轨道形状和弯曲角度根据实际需要设置，因此导向鞋能对喷射管和连接的钻头起到比较准确的导向作用，较准确地定位钻孔位置和钻孔角度。在一个优选的实施例中，所述导向轨道包括弧形的轨道部分，所述喷射管具有一定的韧性和强度以在弧形的轨道部分移动。喷射管一般采用高压软管较多，喷射管具有一定的韧性因而在移动时能较好地适应弧形的轨道部分，喷射管具有一定的强度因而能够带动钻头旋转破岩。在一个优选的实施例中，所述旋转机构采用中空马达，所述喷射管的一端穿过中空马达并与喷射液输送组件连接。中空马达与高压喷射管的连接方便，高压喷射管从中空马达中穿过进入导向鞋，中空马达也能对高压喷射管起到辅助导向的作用。本专利技术还涉及一种用于低渗透储层的钻孔方法，其采用上述的钻孔装置。在一个实施例中，该钻孔方法包括以下步骤：所述喷射液输送组件包括分流件，向喷射液输送组件中泵入高压流体后，高压流体在分流件处分流；其中一部分高压流体经喷射管和钻头向低渗透储层喷射；另一部分高压流体分流后驱动旋转机构从而带动钻头旋转破岩。通过分流件将高压流体分成两路：一路流体形成射流破岩；一路流体作为液压驱动源驱动旋转机构。不仅节约能源，而且减少了井下驱动旋转机构的难度，简化了连接结构，降低了钻孔成本。在一个优选的实施例中，包括以下步骤：在钻完一个孔之后，将钻头上提到完全从钻完的孔内退出的位置，然后在地面旋转所述的钻孔装置到预定角度，再钻位于同一横截面的另一个孔。这种方法可实现在同一横截面环绕着井壁钻多个孔，从而提高低渗透储层的倒流能力，简单方便，容易操作。在一个实施例中，钻完位于同一横截面的所有孔之后，先将钻头上提到完全从钻完的孔内退出的位置，然后上提所述的钻孔装置到另一预设的横截面进行钻孔。尤其是对于需要在不同横截面钻多个孔的井内，不需要将整个钻孔装置提出，在钻头收回以后，仅需要将所述的钻孔装置上提或下放一定距离就能实现在在同一口井的另一个高度层面进行钻孔，该操作简单方便，而且节省时间，极大地提高了钻孔效率。附图说明图1所示是本专利技术的用于低渗透储层的钻孔装置的一种具体实施例的结构示意图。图2所示是图1中的用于低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低渗透储层的钻孔装置，包括：钻头，其上设有喷射孔和刮刀；喷射液输送组件，其包括与钻头连接的喷射管；导向机构，对喷射液输送组件和钻头进行导向，以保证钻头的钻进方向；和旋转机构，其与喷射液输送组件固定连接，并被输送的高压流体驱动从而带动钻头旋转破岩。

【技术特征摘要】
1.一种用于低渗透储层的钻孔装置，包括：
钻头，其上设有喷射孔和刮刀；
喷射液输送组件，其包括与钻头连接的喷射管；
导向机构，对喷射液输送组件和钻头进行导向，以保证钻头的钻进方向；和
旋转机构，其与喷射液输送组件固定连接，并被输送的高压流体驱动从而带
动钻头旋转破岩。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷射液输送组件包括：
设在裸眼井中的外部油管，其与旋转机构的上端外侧固定连接，并允许高压
流体进入旋转机构以驱动旋转机构；
连续油管，其进入裸眼井的部分位于外部油管内；和
分流及连接组件，其一端与连续油管连接，并允许其中一部分高压流体流向
钻头，另一部分高压流体经外部油管与连接油管之间的环空间隙分流进入旋转机
构并驱动旋转机构。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分流及连接组件包括：
旋转短节，其设在外部油管内且与喷射管远离钻头的一端连接；
扶正器，其设在外部油管内且一端与旋转短节连接；
母扣，其设在外部油管内且与扶正器连接；
公扣，其与母扣配合；和
分流件，与连续油管连接，其将从连续油管流出的高压流体分成两部分，一
部分高压流体流向钻头，另一部分高压流体流向旋转机构。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾义金，王敏生，光新军，曲海，戴文潮，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11