本发明专利技术所涉及的一种膨胀式尾管钻井作业装置及其作业方法，该装置主要包括尾管钻进组件，尾管连接及启动组件和尾管膨胀组件三大部分。尾管钻进组件包括双心扩眼钻头、浮箍、球座和密封中心管等；尾管连接及启动组件主要由密封中心管、花键轴、膨胀锥、空心扩眼钻头、锁定短节和膨胀启动器等部件构成；尾管膨胀组件主要由膨胀套管、膨胀悬挂器、膨胀喇叭口、密封胶筒、中心管、挡泥器、喇叭口挡块等构成。采用本发明专利技术的作业装置及方法，可实现在尾管钻井作业的同时，实现尾管膨胀作业，增大完井内径，从而克服漏失以及井眼不稳定等问题，从而减少井下事故，提高了钻井安全性，降低钻井成本。
【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及石油天然气行业中的钻井完井
，特别是涉及一种膨胀式尾管钻井作业装置及其作业方法，可实现尾管钻进作业和钻井后的膨胀套管膨胀作业单趟钻完成。
技术介绍
在传统的油气田钻进作业中，下套管作业是在钻进作业之后进行的，钻达目的层后，需要进行短起下、通井等作业处理井眼以保证套管顺利下到位。下套管过程中可能会出现井喷、套管柱不到位等复杂情况。为减少井下复杂情况，节约钻井周期，开发了套管钻井技术，能保证边钻边下入套管，可有效节约钻井周期，减少井下复杂情况。尾管钻井技术是套管钻井技术的一个分支，指用常规钻井工艺钻到一定井深后，用钻杆与尾管钻井系统连接进行钻进，完钻后固井并将钻杆起出，把尾管留在井下的一种钻井技术，是国际前沿的新兴钻井技术，仅贝克休斯具有该技术服务能力，国内也开展了尾管钻井工艺研究。发表于《石油钻探技术》2003年31卷第2期的论文《尾管钻井技术及其应用》介绍了国外尾管钻井技术现状及应用情况，但常规的尾管钻井面临着完井内径过小等问题，常常难以满足后期采油及作业；专利200810137580.3公开了一种尾管钻井和完井工艺，但在深井、超深井中复杂层的尾管钻井完井内径小，且所用的尾管悬挂器结构复杂，给尾管钻井和固完井施工带来较大风险。膨胀套管技术已在国内外钻完井领域得到广泛实施，展现出强劲的发展势头，研究表明采用膨胀套管进行尾管固井作业具有较大的完井井眼、能够有效提高固井质量，同时尾管头具有密封和悬挂双重功能。因此，将膨胀套管技术引入尾管钻井
，为尾管钻井技术实现尾管钻井和增大完井内径的双重目标提供契机，有利于拓展尾管钻井
专利技术内容针对现有尾管钻井所面临的难题，专利技术了一种膨胀式尾管钻井作业装置，将膨胀套管技术与尾管钻井技术有机结合在一起，从而可实现在尾管完成钻井作业后进行整个尾管膨胀作业，可避免复杂地质条件下的压差卡钻和钻井液漏失等问题；本专利技术还涉及应用该装置实现膨胀式尾管钻井作业的方法。本专利技术的技术方案是：一种膨胀式尾管钻井作业装置，包括尾管钻进组件103，尾管连接及启动组件102和尾管膨胀组件101三大部分，其中：尾管钻进组件103为伸出底部尾管的钻进工具部分，包括自下而上依次连接的双心扩眼钻头1、密封中心管5和设置在密封中心管5内的浮箍2、球座3；尾管连接及启动组件102连接在尾管膨胀组件与尾管钻进组件之间，由内管柱和外管柱两部分套装组成；其中，内管柱包括：与密封中心管5通过剪切销钉13连接的花键轴10，与花键轴10连接的在其中心管18，和设在花键轴10上方的膨胀锥15，密封中心管5上部设有密封头8，花键轴10外设有花键头11；外管柱包括：与膨胀套管17连接的膨胀启动器14，连接在膨胀启动器14下方的锁定短节9和空心扩眼钻头4，锁定短节9下部设有与密封中心管5上部密封头8阻挡配合的剪切座7，且密封头8与锁定短节9构成轴向滑动密封配合，锁定短节9上部设有与花键轴10外设花键头11滑动配合的花键槽12，膨胀锥15与膨胀启动器14的膨胀锥面16形成密封配合；尾管膨胀组件101位于尾管钻井作业装置上部，包括膨胀套管17、固化在膨胀套管17外的膨胀悬挂器20、连接在膨胀套管17顶部的膨胀喇叭口22，以及贯穿膨胀喇叭口22向下与花键轴10连接的在其中心管18。上述方案进一步包括：所述双心扩眼钻头1为偏心钻头，所述膨胀悬挂器20为多级密封胶筒21。密封中心管5的密封头8上设有密封槽和密封圈27，在膨胀喇叭口22处设有喇叭口挡块23，在中心管18与膨胀套管17的环空内设有挡泥器19。根据前述膨胀式尾管钻井作业装置的作业方法，包括以下步骤：步骤一：下入膨胀式尾管钻井作业装置，通过钻杆25与中心管18对扣和伴送方式，将尾管钻井作业装置下至井底；步骤二：尾管钻进；正常钻进时，双心扩眼钻头1实现随钻扩眼作业，同时通过花键轴10与锁定短节9间的花键配合，使空心扩眼钻头4实现辅助扩眼作业，使膨胀式尾管钻井装置随钻下入裸眼井段；步骤三：固井作业；在钻达目的层后，上提管柱2-3m，循环后进行注水泥固井，投入固井胶塞28，顶替，碰压；步骤四：启动膨胀作业；在固井胶塞28碰压后，打压至一定压力值，密封中心管5和花键轴10间的剪切销钉13发生剪切，密封中心管5沿锁定短节9内壁下行至锁定短节9内的剪切座7，压力传递至膨胀锥15处；步骤五：尾管膨胀作业；膨胀套管17启动膨胀后，依靠液压力和机械拉拔力，依次完成膨胀套管17和膨胀悬挂器20的塑性膨胀，挤压在膨胀套管17和技术套管26之间，实现膨胀套管17的悬挂和密封；步骤六：膨胀式尾管钻井完井；在膨胀套管17完成膨胀作业后，膨胀锥15从膨胀喇叭口22处自动丢手，压力释放，循环出多余水泥浆29，将尾管钻进组件和密封中心管等部件留井完井。本专利技术的优点在于：创新地实现将尾管完井技术和膨胀套管技术有机结合，可在尾管钻井完成后，直接实现尾管的膨胀作业，单趟钻实现尾管钻井和尾管膨胀；采用双心扩眼钻头和空心扩眼钻头相结合的双管扩眼方式，有效保证了尾管随钻下入的安全性；此外，本专利技术将球座和浮箍等固井附件安装在钻柱上，并留井，降低了膨胀式尾管钻进及膨胀的风险。附图说明图1为膨胀式尾管钻井作业装置示意图；图2为花键头和花键槽配合截面图；图3为膨胀式尾管钻井作业示意图；图4为膨胀式尾管钻井后固井示意图；图5为膨胀式尾管启动膨胀示意图；图6为膨胀式尾管膨胀作业示意图；图7为膨胀式尾管完井作业示意图。图中：101.尾管膨胀组件，102.尾管连接及启动组件，103.尾管钻进组件，1.双心扩眼钻头，2.浮箍，3.球座，4.空心扩眼钻头，5.密封中心管，6.连接螺纹，7.剪切座，8.密封头，9.锁定短节，10.花键轴，11.花键头，12.花键槽，13.剪切销钉，14.膨胀启动器，15.膨胀锥，16.膨胀套管锥面，17.膨胀套管，18.中心管，19.挡泥器，20.膨胀悬挂器，21.密封胶筒，22.膨胀喇叭口，23.喇叭口挡块，24紧固销钉，25.钻杆，26.技术套管，27.密封圈，28.固井胶塞，29.水泥浆。具体实施方式现结合说明书附图对专利技术作进一步的描述。如图1、图2所示，所涉及的一种膨胀式尾管钻井作业装置，主要包括尾管膨胀组件101，尾管连接及启动组件102和尾管钻进组件103三大部分。尾管钻进组件103为伸出尾管底部的内管钻井工具，实现尾管钻进功能。包括双心扩眼钻头1、浮箍2、球座3和密封中心管5下部。双心扩眼钻头1为偏心钻头，可实现随钻扩眼作业，便于尾管下入。尾管连接及启动组件102为尾管与钻进组件连接装置，实现尾管与钻进连接及扭矩传递等功能。其内管柱包括密封中心管5、密封头8、花键轴10和膨胀锥15，密封中心管5上加工有密封头8，在密封头8上的密封槽内安装有密封圈27，密封中心管5上部通过剪切销钉13与花键轴10相连，花键轴10上加工有花键头11，膨胀锥15安装在花键轴10上；外管柱包括空心扩眼钻头4、锁定短节9和膨胀启动器14。空心扩眼钻头4为空心的PDC扩眼钻头，空心扩眼钻头4底部和保径部分均加工有PDC齿，在尾管钻进时空心扩眼钻头4也辅助扩眼钻进，以便使膨胀套管17能顺利下入。锁定短节9通过连接螺纹6与空心扩眼钻头4相连，内部加工有剪切座7台阶，密封头8与锁定短节9本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种膨胀式尾管钻井作业装置，包括尾管钻进组件[103]，尾管连接及启动组件[102]和尾管膨胀组件[101]三大部分，其特征是：尾管钻进组件[103]为伸出底部尾管的钻进工具部分，包括自下而上依次连接的双心扩眼钻头[1]、密封中心管[5]和设置在密封中心管[5]内的浮箍[2]、球座[3]；尾管连接及启动组件[102]连接在尾管膨胀组件与尾管钻进组件之间，由内管柱和外管柱两部分套装组成；其中，内管柱包括：与密封中心管[5]通过剪切销钉[13]连接的花键轴[10]，与花键轴[10]连接的在其中心管[18]，和设在花键轴[10]上方的膨胀锥[15]，密封中心管[5]上部设有密封头[8]，花键轴[10]外设有花键头[11]；外管柱包括：与膨胀套管[17]连接的膨胀启动器[14]，连接在膨胀启动器[14]下方的锁定短节[9]和空心扩眼钻头[4]，锁定短节[9]下部设有与密封中心管[5]上部密封头[8]阻挡配合的剪切座[7]，且密封头[8]与 锁定短节[9]构成轴向滑动密封配合，锁定短节[9]上部设有与花键轴[10]外设花键头[11]滑动配合的花键槽[12]，膨胀锥[15]与膨胀启动器[14]的膨胀锥面[16] 形成密封配合；尾管膨胀组件[101]位于尾管钻井作业装置上部，包括膨胀套管[17]、固化在膨胀套管[17]外的膨胀悬挂器[20]、连接在膨胀套管[17]顶部的膨胀喇叭口[22]，以及贯穿膨胀喇叭口[22]向下与花键轴[10]连接的在其中心管[18]。...
【技术特征摘要】
1.一种膨胀式尾管钻井作业装置，包括尾管钻进组件[103]，尾管连接及启动组件[102]和尾管膨胀组件[101]三大部分，其特征是：尾管钻进组件[103]为伸出底部尾管的钻进工具部分，包括自下而上依次连接的双心扩眼钻头[1]、密封中心管[5]和设置在密封中心管[5]内的浮箍[2]、球座[3]；尾管连接及启动组件[102]连接在尾管膨胀组件与尾管钻进组件之间，由内管柱和外管柱两部分套装组成；其中，内管柱包括：与密封中心管[5]通过剪切销钉[13]连接的花键轴[10]，与花键轴[10]连接的在其中心管[18]，和设在花键轴[10]上方的膨胀锥[15]，密封中心管[5]上部设有密封头[8]，花键轴[10]外设有花键头[11]；外管柱包括：与膨胀套管[17]连接的膨胀启动器[14]，连接在膨胀启动器[14]下方的锁定短节[9]和空心扩眼钻头[4]，锁定短节[9]下部设有与密封中心管[5]上部密封头[8]阻挡配合的剪切座[7]，且密封头[8]与锁定短节[9]构成轴向滑动密封配合，锁定短节[9]上部设有与花键轴[10]外设花键头[11]滑动配合的花键槽[12]，膨胀锥[15]与膨胀启动器[14]的膨胀锥面[16]形成密封配合；尾管膨胀组件[101]位于尾管钻井作业装置上部，包括膨胀套管[17]、固化在膨胀套管[17]外的膨胀悬挂器[20]、连接在膨胀套管[17]顶部的膨胀喇叭口[22]，以及贯穿膨胀喇叭口[22]向下与花键轴[10]连接的在其中心管[18]。2.如权利要求1所述的膨胀式尾管钻井作业装置，其特征在于：所述双心扩眼钻头[1]为偏心钻头，...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐明，吴柳根，蔡鹏，朱万胜，马建忠，宁学涛，滕照正，朱海波，唐成磊，沈学祥，侯婷，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。