本發(fā)明涉及石油天然氣開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種鉆井方法。

背景技術(shù)：

隨著連續(xù)油管鉆井裝備、井下工具和鉆井用連續(xù)油管的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，以及連續(xù)油管與欠平衡鉆井技術(shù)、控壓鉆井技術(shù)等技術(shù)的結(jié)合，使連續(xù)油管鉆井技術(shù)得到了極大提高，在老井重入、小井眼鉆井、定向井和側(cè)鉆井等方面的優(yōu)勢更加明顯。

目前，由于連續(xù)油管與井眼摩擦產(chǎn)生的摩阻較大，限制了連續(xù)油管在施加在鉆頭上的鉆壓，使得鉆井效率低，甚至有些鉆井作業(yè)無法實現(xiàn)。通過采用高壓水射流破巖技術(shù)能夠提高鉆井作業(yè)效果，但是目前的徑向高壓水射流鉆井技術(shù)的壓力一般較小，而且依靠單一的水力噴射破巖方法實現(xiàn)巖層的鉆進(jìn)。該鉆井方法形成的井眼直徑較小，井眼長度較短，同時缺乏有效的定向工具和定向方式，井眼軌跡控制性差。

由于連續(xù)油管鉆井過程中鉆柱不能旋轉(zhuǎn)，當(dāng)糾斜或定向時，必須采用井下定位的方法來調(diào)整工具面。目前常采用三種方法來完成施工要求：一是通過起下鉆來調(diào)整井下馬達(dá)的彎度或更換井下馬達(dá)來滿足不同造斜率要求。該方法增加了鉆井周期，降低了連續(xù)油管的使用壽命。二是通過定向工具調(diào)整井下馬達(dá)的工具面角。即通過左右搖擺定向來進(jìn)行軌跡控制。該方法所鉆井眼軌跡不光滑，同時不能進(jìn)行增斜作業(yè)。三是采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，通過井下馬達(dá)帶動旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具選擇，需要定向或調(diào)整井眼軌跡時，地面發(fā)射指令來實現(xiàn)。該方法比較先進(jìn)，但是成本比較高。定向完成后，需要將旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具取出時，需要進(jìn)行起下鉆作業(yè)，增加了鉆井周期。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題的部分或者全部，本發(fā)明提出了一種 鉆井方法。在需要定向或者調(diào)整井眼軌跡時，通過驅(qū)動井下鉆具組合轉(zhuǎn)向以促進(jìn)工具面角的調(diào)節(jié)便可以實現(xiàn)，從而使得鉆井過程中不需要起下鉆作業(yè)，提高了鉆井效率。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種鉆井方法，包括以下步驟：

步驟一：監(jiān)控鉆進(jìn)過程，

步驟二：在需要定向或者調(diào)整井眼軌跡時，驅(qū)動井下鉆具組合轉(zhuǎn)向以促進(jìn)工具面角的調(diào)節(jié)，

步驟三：在定向或者調(diào)整井眼軌跡完鉆后，驅(qū)動井下鉆具組合復(fù)位。

在一個實施例中，在步驟二中，井下鉆具組合包括：

用于與連續(xù)油管連接的連續(xù)油管接頭，

與連續(xù)油管接頭連接的井下測量工具，

與井下測量工具連接的定向工具，

與定向工具連接的定向鉆進(jìn)裝置，并且定向鉆進(jìn)裝置包括：

殼組件，殼組件具有依次設(shè)置的外筒、連接筒和球套，

噴射組件，噴射組件具有與球套鉸接的噴射頭和延伸到外筒的內(nèi)腔中并與噴射頭固定連接的噴射軸，

能驅(qū)動噴射頭相對于球套運動的驅(qū)動組件，

其中，可以通過調(diào)整定向工具和噴射頭而調(diào)整工具面角。

在一個實施例中，驅(qū)動組件包括：

設(shè)置在殼組件的內(nèi)壁上的動力源，

與動力源連接的傳動機(jī)構(gòu)，

與傳動機(jī)構(gòu)連接的驅(qū)動件，以及

能與驅(qū)動件匹配的受動件，受動件與噴射頭固定連接。

驅(qū)動件構(gòu)造為齒輪，并且受動件為齒盤，齒輪的運動軌跡與軸向平行，并且齒盤為由噴射軸徑向向外并軸向延伸的扇形板。

在一個實施例中，驅(qū)動組件包括兩個在噴射軸的周向上呈直角分布的兩個驅(qū)動件，并且兩個驅(qū)動件的運動軌跡垂直。

在一個實施例中，在噴射軸上設(shè)置四個周向上均勻分布的齒盤。

在一個實施例中，噴射頭能在通過其軸線的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)0-5度。

在一個實施例中，在調(diào)整噴射頭的轉(zhuǎn)動角度時，每次旋轉(zhuǎn)角度不超過0.5度。

在一個實施例中，在步驟一之前還包括預(yù)步驟，井下鉆具組合連接到連續(xù)油管上后被下入到井內(nèi)后，開啟高壓泵，高壓液體流通過噴射頭對巖石進(jìn)行破碎。

在一個實施例中，高壓泵的工作排量為50-100升每分鐘，工作壓力為75-100兆帕。

在一個實施例中，使高壓液體由噴射頭的后方噴出以促動井下鉆具組合前移。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過驅(qū)動轉(zhuǎn)向以促進(jìn)工具面角的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)井下定向或者調(diào)整井眼軌跡。由此，在鉆井過程中，使用該鉆井方法不需要起下鉆作業(yè)，便能完成糾斜或者定向等操作。由此，使用該鉆井方法有助于提高鉆井效率，避免鉆井作業(yè)周期長，作業(yè)成本高的問題。同時，在鉆進(jìn)方向或井眼軌跡的調(diào)整過程中，只是通過驅(qū)動井下鉆具組合便能實現(xiàn)，而不需要搖擺來進(jìn)行軌跡控制，從而保證了井眼軌跡的光滑程度。另外，采用該鉆進(jìn)方法鉆進(jìn)效率高，生產(chǎn)成本比較低。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖來對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)地描述，在圖中：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的鉆井示意圖；

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的井下鉆具組合的結(jié)構(gòu)圖；

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的定向鉆進(jìn)裝置的縱剖面圖；

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的噴射組件和驅(qū)動組件的立體圖；

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記，附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的鉆井示意圖。如圖1所示，鉆井方法包括以下步驟：步驟一：監(jiān)控鉆進(jìn)過程；步驟二：在需要定向或者調(diào)整井眼軌跡時，驅(qū)動井下鉆具組合200轉(zhuǎn)向以促進(jìn)工具面角的調(diào)節(jié)；步驟三：在定向或者調(diào)整井眼軌跡完鉆后，驅(qū)動井下鉆具組合200復(fù)位。

如圖2所示，鉆井方法中所使用的井下鉆具組合200包括連續(xù)油管接頭92、井下測量工具93、定向工具94和定向鉆進(jìn)裝置100。其中，連續(xù)油管接頭92用 于與連續(xù)油管91連接。井下測量工具93用于與連續(xù)油管接頭92連接，并用于測量井下工程參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)。定向工具94用于與井下測量工具93連接，并用于與定向鉆進(jìn)裝置100配合以實現(xiàn)工具面角的調(diào)整。如圖3所示，定向鉆進(jìn)裝置100包括殼組件1、噴射組件2和驅(qū)動組件3。其中，殼組件1用于與井下工具連接，并保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。并且，殼組件1具有依次設(shè)置的外筒11、連接筒12和球套13。噴射組件2具有噴射頭21和噴射軸22。噴射頭21設(shè)置在定向鉆進(jìn)裝置100的前端，用于向外噴射高壓液體，以實現(xiàn)高壓射流鉆井。并且，噴射頭21與球套13鉸接。噴射軸22與噴射頭21固定連接，并向外筒11的內(nèi)腔中延伸。驅(qū)動組件3構(gòu)造為能驅(qū)動噴射頭21相對于球套13運動，以調(diào)整噴射頭2相對于殼組件1的相對角度。

通過定向工具94的轉(zhuǎn)動和噴射頭2能相對于殼組件1的運動，以在鉆井方法中調(diào)整井眼軌跡或者實現(xiàn)定向。在整個鉆井過程中不需要起下鉆作業(yè)以調(diào)整井下馬達(dá)的彎度，便能實現(xiàn)井眼軌跡的變化，從而通過該方法提高了鉆井效率。同時，采用該鉆井方法還能避免現(xiàn)有連續(xù)油管鉆井井眼軌跡控制差，作業(yè)成本周期長，成本高的缺點。

在一個實施例中，在連接筒12內(nèi)設(shè)置支撐套4。支撐套4可以通過螺紋連接的方式設(shè)置在連接筒12的內(nèi)壁上。驅(qū)動組件3包括動力源31、傳動機(jī)構(gòu)32、驅(qū)動件33和受動件34。其中，動力源31可以為電機(jī)，以用于為驅(qū)動件33提供動力，以帶動驅(qū)動件33運動。而傳動機(jī)構(gòu)32設(shè)置在動力源31和驅(qū)動件33之間，以將動力源31的能量傳遞到驅(qū)動件33上。在結(jié)構(gòu)上，動力源31和傳動機(jī)構(gòu)32被固定在支撐套4上，以限定動力源31和傳動機(jī)構(gòu)32的位置。受動件34與驅(qū)動件33相匹配，另外受動件34與噴射頭21固定連接，以在驅(qū)動件33驅(qū)動下運動而帶動噴射頭21相對于殼組件1運動。

優(yōu)選地，驅(qū)動件33構(gòu)造為齒輪，并且受動件34為齒盤，如圖4所示。齒輪的運動軌跡與軸向平行，并且齒盤為由噴射軸22徑向向外并軸向延伸的扇形板。優(yōu)選地，驅(qū)動組件3包括兩個在噴射軸22的周向上呈直角分布的兩個驅(qū)動件33，并且兩個驅(qū)動件33的運動軌跡垂直。進(jìn)一步優(yōu)選地，在噴射軸22上設(shè)置四個周向上均勻分布的齒盤。通過這種設(shè)置，驅(qū)動件33可以在不同的方向上驅(qū)動受動件34運動，而帶動噴射頭21相對于軸線擺動，從而實現(xiàn)角度調(diào)整。同時，在造斜或者糾偏完成后，通過這種結(jié)構(gòu)還能驅(qū)動驅(qū)動件33，以將噴射頭21復(fù)位。

此外，在噴射軸22和外筒11之間設(shè)置彈性密封組件5。優(yōu)選地，彈性密封組件5具有套設(shè)在噴射軸22上的膠皮碗51。并且，在噴射軸22上可以設(shè)置多個膠皮碗51，以增加密封效果。同時，由于膠皮碗51具有彈性，在噴射軸22擺動過程中，并不影響噴射軸22和外筒11之間的密封性。

在一個實施例中，在噴射頭21和球套13之間設(shè)置密封件6，并且密封件6設(shè)置在噴射頭21的前端，以防止雜質(zhì)進(jìn)入而影響噴射頭21和球套13之間的相對運動。優(yōu)選地，密封件6為密封圈。

在一個實施例中，在鉆進(jìn)過程中，高壓液體由噴射頭21的后方噴出以促動井下鉆具200組合前移?？梢酝ㄟ^在在噴射頭21的延伸出球套13的部分上設(shè)置反向噴嘴7的技術(shù)方式而實現(xiàn)上述方法。在鉆進(jìn)過程中，高壓液體可以通過反向噴嘴7向外噴射液體，以使噴射頭21產(chǎn)生向前的推力，而推動定向鉆進(jìn)裝置100向前鉆進(jìn)。

在一個實施例中，在噴射頭21的前端設(shè)置切削齒8。優(yōu)選地，切削齒8可以為pdc復(fù)合片切削齒。在井下動力鉆具的帶動下，定向鉆進(jìn)裝置100旋轉(zhuǎn)，使得切削齒8對井底巖石進(jìn)行旋轉(zhuǎn)破巖，提高破巖效率。

下面根據(jù)圖1到圖4詳細(xì)描述鉆井方法。

首先，將井下鉆具組合200與連續(xù)油管91連接，并確保連接牢固、密封可靠。利用連續(xù)油管91將井下鉆具組合200下入井內(nèi)。

接著，啟動地面的高壓泵95。高壓泵95的工作排量可以為50-100升每分鐘，工作壓力為75-100兆帕。例如，可以將高壓泵95的工作排量設(shè)置為80升每分鐘，而工作壓力為80兆帕。在直井段鉆進(jìn)過程中，鉆井流體通過連續(xù)油管91流經(jīng)定向鉆進(jìn)裝置100上的破巖噴嘴23，產(chǎn)生的高壓水射流對巖石進(jìn)行破碎。同時，還可以通過地面電源給井下鉆具組合200供電，帶動定向鉆進(jìn)裝置100旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)定向鉆進(jìn)裝置100旋轉(zhuǎn)破巖。另外，鉆井流體通過連續(xù)油管91流經(jīng)定向鉆進(jìn)裝置100的反向噴嘴7，給定向鉆進(jìn)裝置100加壓，并在鉆井過程中推動定向鉆進(jìn)裝置100向前鉆進(jìn)。

在定向鉆進(jìn)裝置100進(jìn)行造斜段鉆進(jìn)時，地面控制系統(tǒng)給井下鉆具組合200發(fā)射指令，信號經(jīng)過電纜傳送至井下，通過定向工具94和定向鉆進(jìn)裝置100配合實現(xiàn)工具面角的調(diào)整。例如，井下鉆具組合200中的噴射頭21可以在通過其軸向的一平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)0～5°，優(yōu)選地，一次可以變化0.5°。定向工具94可軸向 旋轉(zhuǎn)，一次可以變化15°。造斜段完鉆后，調(diào)整定向工具94和定向鉆進(jìn)裝置100偏轉(zhuǎn)角度至0°，實現(xiàn)正常鉆進(jìn)。

還有，如果井眼軌跡偏離設(shè)計的井眼軌道，需要進(jìn)行糾偏作業(yè)時，地面控制系統(tǒng)給井下鉆具組合200發(fā)射指令，信號經(jīng)過電纜傳送至井下，通過定向工具94和定向鉆進(jìn)裝置100配合實現(xiàn)工具面角的調(diào)整。糾斜完鉆后，調(diào)整定向工具94和定向鉆進(jìn)裝置100偏轉(zhuǎn)角度至0°，實現(xiàn)正常鉆進(jìn)。

當(dāng)鉆達(dá)設(shè)計要求時，關(guān)閉地面高壓泵95，并通過連續(xù)油管91將井下鉆具組合200提出。

該方法相對于現(xiàn)有技術(shù)至少具有以下優(yōu)點：

(1)鉆井效率高

該方法依靠高壓水射流進(jìn)行破巖，根據(jù)需要可以實現(xiàn)噴射頭21旋轉(zhuǎn)磨削破巖，能夠?qū)嵤┛焖俣行У你@井，不受儲層巖性硬度限制。同時，定向或糾斜過程中，通過地面控制系統(tǒng)控制定向工具94和噴射頭21來調(diào)整工具面角，造斜段完鉆后，調(diào)整噴射頭21偏轉(zhuǎn)角度至0°，實現(xiàn)正常鉆進(jìn)。直井或水平井眼完鉆后，調(diào)整井下鉆具組合200的深度和工具面，可以鉆側(cè)鉆井或多分支水平井，整個過程不需要起下鉆，減少了起下鉆次數(shù)，提高了鉆井效率。

(2)鉆井質(zhì)量高

通過地面控制井下定向工具94旋轉(zhuǎn)，并使噴射頭21在平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)來調(diào)整井下鉆具組合200的工具面角，具有精確控制工具面角的優(yōu)點。同時，噴射頭21在其軸線的一平面上能偏轉(zhuǎn)0～5°，具有造斜率高的特點。在定向和糾斜完成后，調(diào)整鉆頭偏轉(zhuǎn)角度至0°，實現(xiàn)正常鉆進(jìn)，所鉆井眼軌跡光滑。

(3)鉆井成本低

傳統(tǒng)連續(xù)管鉆井技術(shù)在定向和糾斜過程中，需要不斷起下鉆調(diào)整動力鉆具的角度，重復(fù)的起下鉆作業(yè)，使得連續(xù)管壽命下降，增加整體作業(yè)成本。采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)能夠精確控制井眼軌跡，但使用成本過高，在正常鉆進(jìn)時，還需要井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)起出，經(jīng)濟(jì)效益較差。本發(fā)明的方法能有效解決以上問題。

(4)油氣采收率高

該方法能鉆側(cè)鉆井、水平井、多分支井和徑向水平井，能大幅提高低滲透油氣藏的采收率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不局限于此，任 何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可容易地進(jìn)行改變或變化，而這種改變或變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。