扩眼钻具及定向钻井方法
阅读说明：本技术 扩眼钻具及定向钻井方法 (Reaming drilling tool and directional drilling method ) 是由 曹丕廷 贾治平 沈春华 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种扩眼钻具及定向钻井方法,扩眼钻具包括：钻头、配合接头、第一扩眼器、钻井马达、锁定器组合体、钻杆钻铤组合体以及第二扩眼器,钻头、配合接头、第一扩眼器、钻井马达、锁定器组合体、钻杆钻铤组合体和第二扩眼器依次连接。本发明利用锁定器组合体和钻杆钻铤组合体连接第一扩眼器和第二扩眼器,可以一次性地扩出第一扩眼井和第二扩眼井,解决现有技术中扩井钻具的起下钻的次数多,造斜率难以保证,扩井效率低下及扩井成本高的问题。(The invention provides a reaming drilling tool and a directional drilling method, wherein the reaming drilling tool comprises: the drill bit, the matching joint, the first reamer, the drilling motor, the locking assembly, the drill rod and drill collar assembly and the second reamer are sequentially connected. The invention utilizes the locking device assembly and the drill rod and drill collar assembly to connect the first reamer and the second reamer, can expand the first reamer and the second reamer at one time, and solves the problems of high tripping times, difficult guarantee of build slope, low well expansion efficiency and high well expansion cost of a well expansion drilling tool in the prior art.)
技术领域
本发明涉及海洋钻井领域，特别是涉及扩眼钻具及定向钻井方法。
背景技术
海洋表层地质与陆地相比，具有松软、易冲刷、易缩径、易垮塌的特点，然而海洋开发井的定向井造斜段作业多是在海洋表层地质就已经开始了。在海洋钻井过程中进行扩眼钻进时，由于海洋表层地层较软，扩眼钻具极易削弱造斜，降低井斜，造成造斜率难以保证。如果需要在一个井眼中扩出多个口径的扩眼井，则需要不同口径的扩眼器分多次进行扩眼作业，多次扩眼作业需要多次起下扩眼钻具，增加了扩眼成本，降低了扩眼效率，同时多次起下扩眼钻具会消弱井斜，使得造斜难度更大，在丛式井的扩眼作业过程中，还容易碰撞相邻的井眼。多次起下扩眼钻具，容易井下落物，损耗钻井设备。井口钻台起下扩眼钻具次数多，也容易出现人员受伤事故。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种扩眼钻具及定向钻井方法，用于解决现有技术中在较软的海洋表层地层进行扩眼钻进时，造斜率难以保证、起下钻次数多及成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种扩眼钻具，包括：钻头、配合接头、第一扩眼器、钻井马达、锁定器组合体、钻杆钻铤组合体以及第二扩眼器，所述第一扩眼器的直径和所述第二扩眼器的直径不同，所述钻头、所述配合接头、所述第一扩眼器、所述钻井马达、所述锁定器组合体、所述钻杆钻铤组合体和所述第二扩眼器依次连接。
优选地，所述配合接头包括浮阀接头、短钻铤以及变扣接头，所述浮阀接头、所述短钻铤以及所述变扣接头依次连接。
优选地，所述第一扩眼器周向均布设置有至少三个第一刀翼，所述第一刀翼上设置有牙轮。
优选地，所述第二扩眼器周向均布设置有至少四个第二刀翼，所述第二刀翼设置有坡角。
本发明还提供了一种定向钻井方法，包括以下步骤：
利用领眼钻具钻出第一段领眼井。利用领眼钻具钻出第二段领眼井，让所述第一段领眼井的底端和所述第二段领眼井的起始端连通。利用扩眼钻具对所述第一段领眼井和所述第二段领眼井进行扩眼，形成第一扩眼井和第二扩眼井。对所述第一扩眼井进行固井。对所述第二扩眼井进行固井。
优选地，所述利用领眼钻具钻出第一段领眼井步骤，包括以下步骤：通过所述领眼钻具钻进至预定的第一深度，其中，具有第一深度的井段为第一段领眼井。泵入膨润土浆清扫所述第一段领眼井。泵入膨润土浆填满所述第一段领眼井。
优选地，所述利用领眼钻具钻出第二段领眼井，让所述第一段领眼井的底端和所述第二段领眼井的起始端连通步骤，包括以下步骤：在所述第一段领眼井中设置测点。根据所述测点计算初始井斜、初始方位以及初始工具面角。从所述第一深度定向滑动钻进至预定的第二深度。自所述第二深度旋转定向钻进至预定的第三深度，其中，具有所述第三深度减去所述第一深度的差值的井段为第二段领眼井。泵入膨润土浆清扫所述第二段领眼井。泵入膨润土浆填满所述第二段领眼井。起钻。
优选地，所述从所述第一深度定向滑动钻进至预定的第二深度的步骤，包括：使用包括多根钻柱的所述领眼钻具进行倒划眼的步骤，其中，所述领眼钻具的前两根所述钻柱定向滑动钻进结束后不提拉所述领眼钻具或倒划眼，从所述领眼钻具的第三根所述钻柱开始，每根所述钻柱定向滑动钻进结束后倒划眼一遍。
优选地，所述对所述第一扩眼井进行固井的步骤，包括以下步骤：在所述第一扩眼井中下入第一复合套管。在所述第一扩眼井与所述第一复合套管的间隙中泵入水泥。
优选地，所述对所述第二扩眼井进行固井的步骤，包括以下步骤：在所述第二扩眼井中下入第二复合套管。在所述第二扩眼井与所述第二套复合套管的间隙中泵入水泥。
本发明的具有以下有益效果：利用锁定器组合体和钻杆钻铤组合体连接第一扩眼器和第二扩眼器，可以一次性地扩出直径不同的第一扩眼井和第二扩眼井，可以减少扩井钻具的起下钻的次数，降低对造斜率的削弱，提高扩井效率、降低扩井成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例中，扩眼钻具示意图；
图2是本发明第一实施例中，第一扩眼器正视图；
图3是本发明第一实施例中，第一扩眼器仰视图；
图4是本发明第一实施例中，第二扩眼器正视图；
图5是本发明第一实施例中，第二扩眼器左视图；
图6是本发明第二实施例中，第一扩眼井和第二扩眼井连接示意图；
图7是本发明第二实施例中，定向钻井方法流程图；
图8-图12是本发明第二实施例中，定向钻井方法子流程图；
图13是本发明第二实施例中，第一复合导管和第二复合导管安装示意图。
其中，附图标记：
1 扩眼钻具
10 钻头
11 配合接头
110 浮阀接头
111 短钻铤
112 变扣接头
12第一扩眼器
120 第一刀翼
13 钻井马达
14 锁定器组合体
15 钻杆钻铤组合体
16 第二扩眼器
160 第二刀翼
2 第一扩眼井
3 第二扩眼井
4 第一复合套管
5 第二复合套管
S1-S5 步骤
S10-S12 子步骤
S20-S26 子步骤
S220 子步骤
S40-S41 子步骤
S50-S51 子步骤
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所公开的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于包覆不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；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。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。
实施例一
请同时参考图1和图6，本实施例提供了一种扩眼钻具1，包括：钻头10、配合接头11、第一扩眼器12、钻井马达13、锁定器组合体14、钻杆钻铤组合体15以及第二扩眼器16，第一扩眼器12的直径和第二扩眼器16的直径不同，钻头10、配合接头11、第一扩眼器12、钻井马达13、锁定器组合体14、钻杆钻铤组合体15和第二扩眼器16依次连接。优选地，钻头10为直径为大牙轮钻头。利用锁定器组合体14和钻杆钻铤组合体15连接第一扩眼器12和第二扩眼器16，可以一次性地扩出第一扩眼井2和第二扩眼井3，可以减少扩井钻具1的起下钻的次数，降低对造斜率的削弱，提高扩井效率和降低扩井成本。
优选地，如图1所示，配合接头11包括浮阀接头110、短钻铤111以及变扣接头112，浮阀接头110、短钻铤111以及变扣接头112依次连接。优选地，短钻铤111长度为3m。在钻头10和第一扩眼器12之间设置配合接头11，使得配合接头11在扩眼过程中产生较好的导向力，以实现对扩眼轨迹的较好控制。
优选地，如图2和图3所示，第一扩眼器12周向均布设置有至少三个第一刀翼120，第一刀翼120上设置有牙轮。优选地，第一扩眼器12直径为558.8mm。
优选地，如图4和图5所示，第二扩眼器16周向均布设置有至少四个第二刀翼160，第二刀翼160设置有坡角。优选地，第二扩眼器16直径为711.2mm。第二刀翼160设置坡角便于第二扩眼器16通过水下导向孔，使得第二扩眼器16整体外部结构规则不会削弱扩眼效果。
实施例二
请同时参考图6和图7，本实施例提供了一种定向钻井方法，包括以下步骤：
S1：利用领眼钻具钻出第一段领眼井。
S2：利用领眼钻具钻出第二段领眼井，让所述第一段领眼井的底端和所述第二段领眼井的起始端连通。
S3：利用扩眼钻具1对所述第一段领眼井和所述第二段领眼井进行扩眼，形成第一扩眼井2和第二扩眼井3。优选的，第一扩眼井2的长度为406.42m(米，下同),第二扩眼井3的长度为171.69m。
S4：对第一扩眼井2进行固井。
S5：对第二扩眼井3进行固井。利用锁定器组合体14和钻杆钻铤组合体15连接第一扩眼器12和第二扩眼器16，扩眼钻具1执行步骤S1-S5后，可以一次性地扩出第一扩眼井2和第二扩眼井3，可以减少扩井钻具1的起下钻的次数，降低对造斜率的削弱，提高扩井效率和降低扩井成本。
优选地，如图8所示，步骤S1包括以下步骤：
S10：通过领眼钻具钻进至预定的第一深度，其中，具有第一深度的井段为第一段领眼井。优选地，第一深度为200m。
S11：泵入膨润土浆清扫第一段领眼井。优选地，清扫第一段领眼井用的膨润土浆用量为8m3。
S12：泵入膨润土浆填满第一段领眼井。优选地，填满第一段领眼井用的膨润土浆用量为20m3。
优选地，如图9所示，步骤S2包括以下步骤：
S20：在第一段领眼井中设置测点。优选地，测点深度为154.84m。
S21：根据测点计算初始井斜、初始方位以及初始工具面角。优选地，初始井斜为0.25、初始方位为90，初始工具面角为25。
S22：从第一深度定向滑动钻进至预定的第二深度。优选地，第二深度为358m。
S23：自第二深度旋转定向钻进至预定的第三深度，其中，具有第三深度减去第一深度的差值的井段为第二段领眼井。优选地，第三深度为413.2m，前述优选的第一深度为200m,则第三深度减去第一深度的差值为413.2m-200m等于213.2m，即第二段领眼井长度优选的为213.2m。
S24：泵入膨润土浆清扫第二段领眼井。优选地，清扫第二段领眼井用的膨润土浆用量为15m3。
S25：泵入膨润土浆填满第二段领眼井。优选地，填满第二段领眼井用的膨润土浆用量为65m3。
S26：起钻。
优选地，如图10所示，步骤S22包括：
S220：使用包括多根钻柱的领眼钻具进行倒划眼的步骤，其中，领眼钻具的前两根钻柱定向滑动钻进结束后不提拉领眼钻具或倒划眼，从领眼钻具的第三根钻柱开始，每根钻柱定向滑动钻进结束后倒划眼一遍。
优选地，请同时参考图11和图13，步骤S4包括以下步骤：
S40：在第一扩眼井2中下入第一复合套管4。优选的，第一复合套管4管径为
S41：在第一扩眼井2与第一复合套管4的间隙中泵入水泥。
优选地，请同时参考图12和图13，步骤S5包括以下步骤：
S50：在第二扩眼井3中下入第二复合套管5。优选地，第二复合套管5的管径为
S51：在第二扩眼井3与第二套复合套管5的间隙中泵入水泥。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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