侧钻开窗装置及超短半径U型地热井钻井方法与流程

本技术涉及地热井钻井，具体而言，涉及侧钻开窗装置及超短半径u型地热井钻井方法。

背景技术：

1、随着油气开发生产的不断推进，早期开发的油气井逐渐步入经济生产末期，老井数量日益增多。对老井进行开窗侧钻开采周边油气藏，是提高油气采收率的重要手段。侧钻开窗装置通过相应的锚定器在开侧窗位置先进行锚定，其后通过锚定器上的造斜器引导开窗钻头进行侧钻开窗。

2、相关技术中侧钻开窗装置在进行锚定时，通过供压实现锚爪的锚定，但是如何在锚定后，在保持锚定的状态下，实现供压的下方工具撤回成为需要解决的技术问题，而且供压时，滑动端的背部空间内的压力如何释放，以便于顺利完成锚定也是需要考虑的技术问题。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出侧钻开窗装置及超短半径u型地热井钻井方法，所述侧钻开窗装置利用活塞推动组件背部的压力释放，以便于顺利完成锚定作业，利用单向阻液组件保持推动锚定的高压液体的压力稳定，具有供液的下放工具撤离后，侧钻开窗装置保持锚定状态的效果。

2、第一方面，本技术实施例提供一种侧钻开窗装置，包括：安装筒组件、活塞推动组件、锚定爪组件、正向液通组件、单向阻液组件、造斜器组件、供液转换组件和反向液通组件。

3、所述活塞推动组件滑动连接于所述安装筒组件内部的下端，所述活塞推动组件上端延伸至所述安装筒组件内部的上端，所述锚定爪组件等间隔设置于所述安装筒组件周边，所述锚定爪组件上端接入所述活塞推动组件上端，所述正向液通组件设置于所述安装筒组件上端的内部，所述正向液通组件下端连通所述安装筒组件下端的内部，所述单向阻液组件设置于所述正向液通组件的内部，所述单向阻液组件封住所述安装筒组件内部的顶端，所述造斜器组件固定连接于所述安装筒组件顶端，所述供液转换组件设置于所述造斜器组件内部的底端，所述供液转换组件连通所述正向液通组件，供液的下放工具能够穿过所述造斜器组件通过螺纹接入所述供液转换组件，所述反向液通组件设置于所述安装筒组件内部，所述反向液通组件上端连通所述供液转换组件，所述反向液通组件下端连通所述安装筒组件底端，所述活塞推动组件下端滑动套接于所述反向液通组件，所述供液的下放工具通过旋入所述供液转换组件的深度控制所述供液的下放工具与向所述正向液通组件和所述反向液通组件进行供液和排液的转换，所述反向液通组件接入所述正向液通组件内的所述单向阻液组件，所述正向液通组件排液时，所述反向液通组件的供液推动所述单向阻液组件顶部离开所述安装筒组件内部的顶端。

4、根据本技术的一些实施例，所述安装筒组件包括安装筒件、分隔板和密封套筒，所述分隔板将所述安装筒件内部由上至下分为安装舱和活塞舱，所述安装筒件顶端开设有集中供液孔，所述供液转换组件连通于所述集中供液孔，所述安装舱的侧壁等间隔开设有滑动槽，所述密封套筒等间隔固定连接于所述分隔板周边，所述活塞推动组件滑动贯穿所述密封套筒，所述活塞推动组件滑动连接于所述活塞舱，所述活塞推动组件上端通过所述滑动槽延伸至所述安装筒件外部，所述锚定爪组件下端铰接于所述安装筒件底端，所述锚定爪组件上端铰接于所述活塞推动组件延伸至所述安装筒件外壁的一端，所述正向液通组件固定连接于所述安装舱顶部和所述分隔板上侧，所述正向液通组件通过第一连通孔连通于所述活塞舱。

5、根据本技术的一些实施例，所述安装筒件包括安装筒、封闭底座、弹簧稳定筒、第一铰接座和第一限位块，所述封闭底座固定套接于所述安装筒底端，所述弹簧稳定筒固定连接于所述封闭底座内部的底端，所述弹簧稳定筒位于所述活塞舱内，所述活塞推动组件底端插入所述弹簧稳定筒内，所述第一铰接座固定连接于所述封闭底座下端的外壁，所述锚定爪组件下端铰接于所述第一铰接座，所述第一限位块固定连接于所述封闭底座上端的外壁，所述第一限位块能够当挡住所述锚定爪组件下端。

6、根据本技术的一些实施例，所述活塞推动组件包括连接架、滑杆、活塞板、第一压缩弹簧和外部活动筒件，所述滑杆上端固定连接于所述连接架下侧，所述滑杆下端滑动贯穿于所述密封套筒，所述活塞板上侧固定连接于所述滑杆下端，所述活塞板周边滑动连接于所述活塞舱，所述活塞板滑动套接于所述反向液通组件，所述第一压缩弹簧下端插入所述弹簧稳定筒内，所述第一压缩弹簧上端压紧所述活塞板下侧，所述连接架外端穿过所述滑动槽，所述外部活动筒件内壁固定连接于所述连接架外端，所述锚定爪组件上端铰接于所述外部活动筒件外壁。

7、根据本技术的一些实施例，所述外部活动筒件包括外部活动筒、第二铰接座和第二限位块，所述外部活动筒内壁固定连接于所述连接架外端，所述第二铰接座固定连接于所述外部活动筒外壁，所述锚定爪组件上端铰接于所述第二铰接座，所述第二限位块固定连接于所述外部活动筒外壁，所述第二限位块能够挡住所述锚定爪组件上端。

8、根据本技术的一些实施例，所述锚定爪组件包括锚定板、上连杆和下连杆，所述上连杆和所述下连杆分别铰接于所述锚定板上下两端，所述上连杆上端铰接于所述第一铰接座，所述第一限位块能够当挡住所述上连杆，所述下连杆下端铰接于所述第二铰接座，所述第二限位块能够挡住所述下连杆。

9、根据本技术的一些实施例，所述正向液通组件包括外隔离筒、隔离板和内隔离筒，所述外隔离筒上端固定连接于所述安装舱的顶部，所述外隔离筒下端固定连接于所述分隔板上侧，所述外隔离筒内部通过所述第一连通孔连通所述活塞舱，所述隔离板将所述外隔离筒内部由上至下分为上过渡舱和下过渡舱，所述内隔离筒上端固定连接于所述隔离板下侧，所述内隔离筒下端固定连接于所述分隔板上侧，所述内隔离筒将所述下过渡舱由外至内分为外过渡舱和内过渡舱，所述隔离板周边开设有第二连通孔，所述上过渡舱和所述外过渡舱通过所述第二连通孔连通，所述外过渡舱通过所述第一连通孔连通于所述活塞舱，所述单向阻液组件设置于所述内隔离筒内，所述隔离板上开设有贯通孔，所述单向阻液组件上端滑动贯穿于所述贯通孔，所述单向阻液组件顶端能够封住所述安装筒件内的所述集中供液孔。

10、根据本技术的一些实施例，所述单向阻液组件包括活动杆、小活塞筒、顶封板、密封垫和第二压缩弹簧，所述小活塞筒和所述顶封板固定连接于所述活动杆底端和顶端，所述小活塞筒滑动连接于所述内隔离筒内，所述反向液通组件上有三个连通口连通所述内隔离筒内部，反向液通组件和所述内隔离筒的三个连通口分别位于所述小活塞筒两侧以及所述内隔离筒底端，所述活动杆上端滑动贯穿于所述贯通孔，所述密封垫固定连接于所述顶封板上侧，所述密封垫压紧密封住所述集中供液孔，所述第二压缩弹簧设置于所述内隔离筒内，所述第二压缩弹簧顶端压紧于所述小活塞筒下侧。

11、根据本技术的一些实施例，所述造斜器组件包括造斜器本体，所述造斜器本体内部中空，所述造斜器本体侧壁下端开设有连通槽，所述造斜器本体顶端设置为引导斜面，所述造斜器本体的所述引导斜面上开设有穿插孔，所述供液的下放工具通过所述穿插孔插入所述造斜器本体内部。

12、第二方面，本技术实施例还提供一种超短半径u型地热井钻井方法，利用所述的侧钻开窗装置进行侧钻开窗前的锚定作业，包括以下步骤：

13、s1：选定两口井底相距900-1100米之间的直井或斜井，一口井为主钻井、一口井为辅助井；

14、s2：设计主钻井钻井轨迹，选定造斜点、着陆点、对接靶区起始点；

15、s3：设计辅钻井钻井轨迹，含造斜点、着陆点、对接靶区末点和完全对接点；

16、s4：设计对接靶区位置，对接靶区起始点与末点距离60-100米之间，完全对接点距离设计为9-11米之间；

17、s5：在2个井筒目的层以上10-50米范围分别开窗，通过所述供液的下放工具将所述的侧钻开窗装置送入设计开窗深度位置，利用所述的侧钻开窗装置进行锚定作业，收回所述供液的下放工具，下入开窗铣，通过所述的侧钻开窗装置引导开窗铣进行开窗侧钻作业，开窗深度距离目的层10-50米范围；

18、s6：应用造斜率2-6°/m的多弯造斜马达及长度53mm、外径35-38mm的随钻测量工具按设计轨迹钻造斜弯曲段，着陆至目的层；

19、s7：应用水平段轨迹调整能力为0.5-1.5°/m的单弯水平马达及测量工具在目的层内钻水平段；

20、s8：辅助井水平段钻至对接区域末点，起出马达；

21、s9：辅助井下入前端是无磁管的通井管柱至井底，再由管柱内部下入旋磁信号探棒；

22、s10：主钻井钻至对接区域起始点后，主钻机起出马达；

23、s11：主钻井在马达与钻头之间连接磁性短接后下至井底；

24、s12：主钻机的磁性短接在马达带动作用下旋转产生交互磁源信号，辅钻机通过无磁管内的探棒探测旋转磁源产生的交互磁源信号，通过磁信号的发射与接收，不断计算和调整主钻机与连接点空间距离，使主钻机向对接区末点靶点钻进；

25、s13：如果在对接区末点靶点完全对接，则u型连通井钻井完成；如果在对接区末点靶点没有对接成功，则辅助钻机带动钻具逐步后退，主钻机继续向前钻进，直到对接成功。

26、本技术的有益效果是：进行锚定作业时，供液的下放工具旋入供液转换组件最深处，供液的下放工具通过供液转换组件向正向液通组件内注入高压液体，高压液体通过压力推动单向阻液组件顶端离开安装筒组件内部的顶端，使高压液体顺利进入正向液通组件内，高压液体通过正向液通组件输入安装筒组件内活塞推动组件下端的上部，高压液体推动活塞推动组件向下运动，活塞推动组件上端带动锚定爪组件撑开进行锚定作业，活塞推动组件下端的背部推动安装筒组件下端的液体进入反向液通组件，反向液通组件内的液体通过供液转换组件排入造斜器组件，随后流入造斜器组件外部，使活塞推动组件下端背部的液体顺利排出进行压力释放，以便于顺利完成锚定作业，当供液的下放工具停止供液后，单向阻液组件回位封住安装筒组件内部的顶端，使推动活塞推动组件的高压液体以及压力的稳定，使供液的下放工具撤离后，侧钻开窗装置保持锚定状态。

27、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。