[发明专利]磨料水射流径向钻孔装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油天然气开采用的钻孔工具，特别涉及一种磨料水射流径向钻孔装置。

背景技术

绝大部分油气井，在完成油层套管固井后，要在油气层段进行射孔作业，以实现地层与井筒之间的油气沟通。

目前油气井应用的射孔技术，其射孔穿透深度最大在一米左右，射孔深度低，不能连通死油区，从而不能实现增加泄油半径，改善渗透条件，增加油井产量和提高油层采收率的目的。

为了增大所述射孔的穿透深度，目前常用的是油井径向钻孔技术。所述油井径向钻孔技术具体是通过井下工具依次完成套管开窗、油层钻孔工序，目的是在油层中形成小孔长距离泄油通道，改善渗透条件，增加油井产量和提高油层采收率。

针对油井径向钻孔技术，中国专利说明书CN102312655A提出了一种具体实现方式。所述专利说明书CN102312655A具体公开了一种径向水力喷射钻孔技术。所述径向水力喷射钻孔技术介绍的方法是先利用割刀在需要施工的油层部位进行套管开窗工序。进行所述套管开窗工序时，具体是通过高压水驱动水马达带动万向节使割刀转动进而逐渐割破套管进行开窗的。接着起出套管开窗用的工具，再下入钻孔工具进行钻孔工序。钻孔时，由地面高压泵产生高压流体，通过高压水力射流的破岩作用，在需要施工的油层中喷射出直径达40毫米至50毫米、长度达100米的定向小井眼。

然而，所述径向水力喷射钻孔技术存在着如下问题：

首先现有技术中，开窗时采用割刀开窗。在用所述割刀进行开窗工序时，是通过高压水驱动水马达带动万向节使割刀转动进而逐渐割破套管进行开窗的。上述工具组合存在较长的柔性连接部件，当井斜斜度大于10°或者油管内含有粘度较高的原油情况下，遇到阻力容易发生折弯，例如在下入或起出井内时遇卡时，容易造成事故。

其次，所述径向水力喷射钻孔技术在实施开窗和钻孔工序时需要分别下入两套不同的工具进行操作，对于3000米左右的油井管柱，割刀工具上下一次管柱所需的作业时间至少为9个小时，加上开窗时间至少需要10小时，因此所述径向水力喷射钻孔技术存在工序费时，效率低的问题。

另外所述径向水力喷射钻孔技术对于致密坚硬的岩石，无法实现钻孔。

发明内容

本发明的目的是提供一种磨料水射流径向钻孔装置，能够高效地完成致密坚硬的岩石的开孔。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种磨料水射流径向钻孔装置，包括：外筒；中心管，其能沿所述外筒的轴向可滑动地穿设在所述外筒中，所述中心管具有一受力部，以在受到液压力后驱使所述中心管沿第一方向运动；能随着所述中心管相对滑动的开窗机构，其具有用于对套管进行开窗的喷射件；固定连接在开窗机构上的转向机构，其内部设置有具有入口端和出口端的转向通道，所述转向机构能设置有用于对完成开窗处的岩石进行钻孔的钻孔件；复位机构，其用于在所述转向机构泄压后驱使所述中心管沿第二方向运动，所述第一方向与所述第一方向相反；所述复位机构的复位距离与所述喷射件和所述转向通道出口端间的距离相同。

在优选的实施方式中，所述中心管与所述外筒之间形成有环形空间，所述复位机构设置在所述环形空间内，所述复位机构的一端与所述中心管的受力部相接触。

在优选的实施方式中，所述外筒的中部形成有限制所述中心管下移距离的限位台，所述受力部设置在所述中心管的上端，所述受力部的外径大于所述限位台的内径；所述开窗机构上端与所述中心管固定连接并连通，下端与所述转向机构固定连接并连通。

在优选的实施方式中，所述外筒的上部形成有用于限制所述中心管上移距离的限位台，所述限位台的内径小于所述中心管上端的外径；所述受力部设置在所述中心管的中部，所述下部的环形空间内还设置有密封套，所述密封套与所述受力部之间形成有液缸，在所述液缸对应的中心管上设置有中心管开孔；所述转向机构设置在开窗机构的上部；所述转向机构、开窗机构上设置有相互连通的旁路通孔。

在优选的实施方式中，所述开窗机构内部设置有轴向通道，与所述轴向通道连通的径向位置设置有径向孔，在所述喷射件设置在所述径向孔内。

在优选的实施方式中，所述开窗机构与所述转向机构固定连接后，形成具有内部贯通的通孔，在所述通孔上或与所述通孔连通的位置设置有封堵机构。

在优选的实施方式中，所述喷射件包括第一壳体和喷射叶轮，在所述第一壳体的一端设置有能形成锥形射流的开窗喷嘴。

在优选的实施方式中，所述开窗机构外壁上开设有与所述开窗喷嘴相对应的凹槽。