一种适用于鱼骨刺分支井防砂或井壁支撑的笼式连接装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种适用于鱼骨刺分支井防砂或井壁支撑的笼式连接装置及其使用方法。所述笼式连接装置的结构如下：过钻头吊臂固定于悬挂环上；过钻头吊臂的下端两侧面上各设有杆体；悬挂接头的顶部端面形成若干凹槽Ⅰ，每个凹槽Ⅰ的两内壁上分别设有盲孔Ⅰ和盲孔Ⅱ，盲孔Ⅰ和盲孔Ⅱ的内径略大于杆体的外径，且盲孔Ⅱ的深度大于盲孔Ⅰ的深度；盲孔Ⅱ内固定弹簧；通过杆体与盲孔Ⅰ和盲孔Ⅱ的配合，实现过钻头吊臂与悬挂接头的连接；当弹簧被压缩时，杆体可从所述盲孔Ⅰ内脱出；悬挂接头的下部连接易钻管。本发明笼式连接装置的所有组件均由易钻材质组成，在强度满足安全悬挂防砂管柱的前提下，在筛管下放到位后可便于脱手，并用PDC钻头快速钻穿破碎，继续钻进。

权利要求

1.一种适用于鱼骨刺分支井防砂或井壁支撑的笼式连接装置，包括一悬挂环、若干过钻头吊臂、一悬挂接头和一易钻管；

所述过钻头吊臂固定于所述悬挂环上；

所述过钻头吊臂的下端两侧面上各设有一杆体；

所述悬挂接头的顶部端面形成若干凹槽Ⅰ，每个所述凹槽Ⅰ的两内壁上分别设有盲孔Ⅰ和盲孔Ⅱ，所述盲孔Ⅰ和所述盲孔Ⅱ的内径略大于所述杆体的外径，且所述盲孔Ⅱ的深度大于所述盲孔Ⅰ的深度；所述盲孔Ⅱ内固定一弹簧；

通过所述杆体与所述盲孔Ⅰ和所述盲孔Ⅱ的配合，实现所述过钻头吊臂与所述悬挂接头的连接；当所述弹簧被压缩时，所述杆体可从所述盲孔Ⅰ内脱出；

所述悬挂接头的下部连接所述易钻管。

2.根据权利要求1所述的笼式连接装置，其特征在于：所述悬挂环为链式悬挂环，由若干圆弧形的链片形成，且相邻所述链片之间通过轴式插销连接。

3.根据权利要求2所述的笼式连接装置，其特征在于：所述链片与所述过钻头吊臂的数量相等；

一个所述过钻头吊臂固定于一个所述链片上。

4.根据权利要求3所述的笼式连接装置，其特征在于：每个所述链片上设有一凹槽Ⅱ，每个所述过钻头吊臂的上部设有一凹槽Ⅲ，通过所述凹槽Ⅱ和所述凹槽Ⅲ的配合实现所述悬挂环与所述过钻头吊臂之间的连接。

5.根据权利要求1‑4中任一项所述的笼式连接装置，其特征在于：所述杆体为圆柱体。

6.利用权利要求1‑5中任一项所述的笼式连接装置对鱼骨刺分支井防砂或井壁支撑的方法，包括如下步骤：

1)分支A钻至目的深度后划眼循环起钻；

2)将筛管或打孔管与所述易钻管连接，所述易钻管的另一端连接所述悬挂接头，将所述悬挂接头与所述过钻头吊臂连接；连接钻具组合并将PDC钻头置于所述悬挂接头的正上方的合适高度，调整所述PDC钻头的角度以配合所述过钻头吊臂；沿所述过钻头吊臂和所述悬挂接头的铰接接头旋转所述过钻头吊臂至所述PDC钻头的刀翼间流道内直至所述过钻头吊臂的上部与所述PDC钻头的钻头柄接触，此时，所述过钻头吊臂处于钻头外接圆内，不影响管柱在井筒内的下放；

3)将所述悬挂环与所述过钻头吊臂配合，并绕于所述钻头柄外部，然后闭环；继续连接上部钻柱时，所述悬挂环坐于钻头本体之上的台肩处，所述过钻头吊臂悬挂于所述悬挂环上，从而实现利用钻具组合携带筛管/打孔管入井的目的；

4)下放所述筛管或所述打孔管至分支A，到位后，缓慢上提钻柱记录悬重；随后缓慢旋转钻柱，在所述PDC钻头的刀翼的推动下，所述过钻头吊臂相对所述悬挂接头运动并挤压所述弹簧，所述过钻头吊臂的另一侧的所述杆体将从所述盲孔Ⅰ内脱出，从而所述PDC钻头与下放后的所述筛管或所述打孔管实现脱手；测上提悬重确认是否脱手成功；

5)上提钻柱一定距离，开始侧钻分支B；所述悬挂环、所述过钻头吊臂、所述悬挂接头和部分的所述易钻管在钻头和钻井液的冲蚀下被粉碎，仅留下部分的所述易钻管和所述筛管或所述打孔管在分支A内；分支B钻至目的深度后，起钻至井口，按照步骤2)‑4)的方法下入所述筛管或所述打孔管，进行侧钻；

6)按照步骤1)‑5)的方法继续侧钻分支并下入所述筛管或所述打孔管；

7)完成主井眼钻井后，采用常规方式完成主井眼下部完井作业。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在所述筛管下端部装配盲式引鞋。

说明书

一种适用于鱼骨刺分支井防砂或井壁支撑的笼式连接装置及

其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种适用于鱼骨刺分支井防砂或井壁支撑的笼式连接装置及其使用方法，属于钻完井技术领域。

背景技术

[0002] 鱼骨刺分支井是利用一个主井眼在储层段内钻出多个鱼骨状分支井眼的一项技术，可有效提升油气井与储层的连通性，扩大单井泄油面积，是增加单井产能的有效手段。

[0003] 出砂是油气井开发过程中必须要解决的问题，一旦处理不当，轻则迫使油气井减产，重则导致油气井报废。当前采用的防砂方法是在井筒内构建一层机械或化学挡砂屏障，
储层内含砂流体经过挡砂屏障后，砂粒被阻挡在屏障外，仅油气水及细微固相颗粒可通过
屏障进入井筒内。化学防砂方式由于工艺的复杂性、可靠性和耐久性等原因，目前尚未大规
模使用。机械防砂仍是当前主要的防砂手段。采用机械防砂需要在井筒内下入筛管，部分井
还需在筛管‑井眼环空间充填砾石层以实现更优的防砂效果。

[0004] 鱼骨刺分支井储层段钻进时一般采取“前进式”策略，完成第一分支钻井后，采用“悬空侧钻”技术在裸眼内侧钻第二分支，以此类推完成后续分支井眼钻井，最后完成的井
眼即为主井眼。各支井眼均采用裸眼方式完井。受技术和经济性所限，对于需要防砂的鱼骨
刺分支井来讲，当前除主支井眼可采用传统机械防砂方式外，其余分支井眼均难以下入防
砂管柱。由此，分支井眼含砂流体只能通过主支井眼的挡砂屏障实现滤砂，增大了主支井眼
挡砂屏障堵塞的风险。对于疏松储层，无机械支撑的分支井眼还会在投产一段时间后会发
生垮塌，导致分支井眼产能丧失。

[0005] 因此，研究一种操作简便、可实现鱼骨刺分支井各井眼防砂和机械支撑的工具是非常有必要的。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种适用于鱼骨刺分支井防砂的笼式连接装置，其操作简便，可快速实现鱼骨刺分支井各井眼防砂和机械支撑。

[0007] 本发明所提供的笼式连接装置，包括一悬挂环、若干过钻头吊臂、一悬挂接头和一易钻管；

[0008] 所述过钻头吊臂固定于所述悬挂环上；所述悬挂环坐于钻头体之上台肩处；

[0009] 所述过钻头吊臂的下端两侧面上各设有一杆体；

[0010] 所述悬挂接头的顶部端面形成若干凹槽Ⅰ，每个所述凹槽Ⅰ的两内壁上分别设有盲孔Ⅰ和盲孔Ⅱ，所述盲孔Ⅰ和所述盲孔Ⅱ的内径略大于所述杆体的外径，且所述盲孔Ⅱ的深
度大于所述盲孔Ⅰ的深度；所述盲孔Ⅱ内固定一弹簧；

[0011] 通过所述杆体与所述盲孔Ⅰ和所述盲孔Ⅱ的配合，实现所述过钻头吊臂与所述悬挂接头的连接，即铰接，该铰接可现场进行拆装；当所述弹簧被压缩时，所述杆体可从所述
盲孔Ⅰ内脱出；

[0012] 所述悬挂接头的下部连接所述易钻管；所述易钻管下部连接筛管/打孔管。

[0013] 上述的笼式连接装置中，所述悬挂环为链式悬挂环，由若干圆弧形的链片形成，且相邻所述链片之间通过轴式插销连接，为便于现场作业，其中一处的所述轴式插销为现场
安装，其余均为预装。

[0014] 上述的笼式连接装置中，所述链片与所述过钻头吊臂的数量相等；

[0015] 安装时所述过钻头吊臂穿过PDC刀翼间的流道；

[0016] 一个所述过钻头吊臂悬挂于一个所述链片上。

[0017] 上述的笼式连接装置中，每个所述链片上设有一凹槽Ⅱ，每个所述过钻头吊臂的上部设有一凹槽Ⅲ，通过所述凹槽Ⅱ和所述凹槽Ⅲ的配合实现所述悬挂环与所述过钻头吊
臂之间的连接。

[0018] 上述的笼式连接装置中，所述杆体为圆柱体。

[0019] 将所述过钻头吊臂安装于所述悬挂接头时，先将一侧的所述杆体装于所述凹槽Ⅰ内侧壁上的所述盲孔Ⅱ内并压至底部，然后再将另外一侧的所述杆体装于所述凹槽Ⅰ内测
臂上的所述盲孔Ⅰ内，在所述弹簧的作用下，所述过钻头吊臂不会从所述悬挂接头凹槽内脱
出。

[0020] 利用本发明所述笼式连接装置对鱼骨刺分支井防砂或井壁支撑的方法，包括如下步骤：

[0021] 1)分支A钻至目的深度后划眼循环起钻；

[0022] 2)将筛管或打孔管与所述易钻管连接，所述易钻管的另一端连接所述悬挂接头，将所述悬挂接头与所述过钻头吊臂连接；连接钻具组合并将PDC钻头置于所述悬挂接头的
正上方的合适高度，调整所述PDC钻头的角度以配合所述过钻头吊臂；沿所述过钻头吊臂和
所述悬挂接头的铰接接头旋转所述过钻头吊臂至所述PDC钻头的刀翼间流道内直至所述过
钻头吊臂的上部与所述PDC钻头的钻头柄接触，此时，所述过钻头吊臂处于钻头外接圆内，
不影响管柱在井筒内的下放；

[0023] 3)将所述悬挂环与所述过钻头吊臂配合，并绕于所述钻头柄外部，然后闭环；继续连接上部钻柱时，所述悬挂环坐于钻头本体之上的台肩处，所述过钻头吊臂悬挂于所述悬
挂环上，从而实现利用钻具组合携带筛管/打孔管入井的目的；

[0024] 4)下放所述筛管或所述打孔管至分支A，到位后，缓慢上提钻柱记录悬重；随后缓慢旋转钻柱，在所述PDC钻头的刀翼的推动下，所述过钻头吊臂相对所述悬挂接头运动并挤
压所述弹簧，所述过钻头吊臂的另一侧的所述杆体将从所述盲孔Ⅰ内脱出，从而所述PDC钻
头与下放后的所述筛管或所述打孔管实现脱手；测上提悬重确认是否脱手成功；

[0025] 5)上提钻柱一定距离，开始侧钻分支B；所述悬挂环、所述过钻头吊臂、所述悬挂接头和部分的所述易钻管在钻头和钻井液的冲蚀下被粉碎，仅留下部分的所述易钻管和所述
筛管或所述打孔管在分支A内；分支B钻至目的深度后，起钻至井口，按照步骤2)‑4)的方法
下入所述筛管或所述打孔管，进行侧钻；

[0026] 6)按照步骤1)‑5)的方法继续侧钻分支并下入所述筛管或所述打孔管；

[0027] 7)完成主井眼钻井后，采用常规方式完成主井眼下部完井作业。

[0028] 上述方法中，为降低分支井眼筛管下入过程中钻井液对筛管的堵塞，需在所述筛管下端部装配盲式引鞋，尽量减少下筛管过程中钻井液在筛管内外的过滤性流动。如下入
打孔管，则无需专门考虑该问题。此外，钻至目的深度起钻前需将分支井眼内的钻井液替换
为干净钻井液，以减少返排生产时井眼内固相对主井眼防砂屏障的堵塞。

[0029] 利用本发明笼式连接装置，实现了一趟钻下入分支管柱并继续钻进的目的，在实现各分支井眼防砂/井壁支撑的同时最大化的节省了现场作业时间。

[0030] 本发明笼式连接装置与钻头装配完毕后，最大外径小于钻头外径，可保证顺利下放至目的深度。本发明笼式连接装置的所有组件均由易钻材质组成，在强度满足安全悬挂
防砂管柱的前提下，在筛管下放到位后可便于脱手，并用PDC钻头快速钻穿破碎，继续钻进。

附图说明

[0031] 图1为本发明笼式连接装置的整体结构示意图。

[0032] 图2为本发明笼式连接装置中链式悬挂环的结构示意图。

[0033] 图3为本发明笼式连接装置中过钻头吊臂的结构示意图。

[0034] 图4为图1中A‑A剖面图。

[0035] 图5为本发明笼式连接装置中悬挂接头的结构示意图。

[0036] 图6为图1中B‑B剖面图。

[0037] 图7为用钻井管柱将筛管/打孔管下入分支A示意图。

[0038] 图8为用钻井管柱将筛管/打孔管下入分支B示意图。

[0039] 图9为用钻井管柱将筛管/打孔管下入主井眼示意图。

[0040] 图中各标记如下：

[0041] 1链式悬挂环；2过钻头吊臂；3悬挂接头；4易钻管；5PDC钻头；6筛管/打孔管；7钻头外接圆；8凹槽Ⅰ；9弹簧；10盲式引鞋；11凹槽Ⅱ；12凹槽Ⅲ；13圆柱体；14盲孔Ⅰ；15盲孔Ⅱ。

具体实施方式

[0042] 下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

[0043] 下面以5刀翼PDC配合的方案为例进行说明。

[0044] 如图1所示，为本发明所提供的笼式连接装置的结构示意图，包括1个链式悬挂环1、数个过钻头吊臂2、1个悬挂接头3和一段易钻管4。

[0045] 如图2所示，链式悬挂环1由5个圆弧形的链片组成，链片数量与所配合使用的PDC钻头刀翼数量一致。各链片通过轴式插销连接成一闭环，坐于钻头体之上台肩处。为便于现
场作业，其中一处的轴式插销为现场安装，其余为预装。每个链片上设有凹槽Ⅱ11，用于悬
挂所述过钻头吊臂2。

[0046] 如图3所示，过钻头吊臂2为一细长条形结构，主截面为梯形，安装时穿过PDC刀翼间的流道。过钻头吊臂2的上部设有凹槽Ⅲ12，通过凹槽Ⅲ12悬挂于链式悬挂环1上的凹槽
Ⅱ11处。过钻头吊臂2的下部两侧各有一圆柱体13。

[0047] 如图5所示，悬挂接头3为一中空接头，顶部端面环形均布数个凹槽Ⅰ8，每一凹槽Ⅰ8两侧内壁上各设有一个盲孔，如图6所示，盲孔Ⅰ14和盲孔Ⅱ15的孔径略大于过钻头吊臂2的
下侧圆柱体13的外径。以俯视视角描述，右侧盲孔Ⅱ15的深度大于左侧盲孔Ⅰ14的深度，盲
孔Ⅱ15的内部装有一个弹簧9。过钻头吊臂2安装于悬挂接头3时，先将右侧的圆柱体13装于
凹槽Ⅰ8右侧的盲孔Ⅱ15内并压至底部，然后再将左侧的圆柱体13装于凹槽Ⅰ8左侧的盲孔Ⅰ
14内，在弹簧9的作用下，过钻头吊臂2不会从悬挂接头3的凹槽Ⅰ8内脱出。

[0048] 本发明笼式连接装置中，通过圆柱体13与凹槽Ⅰ8内壁上的盲孔Ⅰ14和盲孔Ⅱ15的配合，实现过钻头吊臂2与悬挂接头3的铰接，该铰接可现场进行拆装。过钻头吊臂2的数量
与所配合使用的PDC钻头刀翼数量一致。悬挂接头3下部连接易钻管4，易钻管4下部连接筛
管/打孔管6。

[0049] 本发明笼式连接装置中，过钻头吊臂2下部以铰接方式与悬挂接头3连接，过钻头吊臂2可绕铰接接头在一定范围内自由转动。过钻头吊臂2与悬挂接头3预装，不占井口时
间。

[0050] 本发明笼式连接装置的使用过程如下：

[0051] 分支A钻至目的深度后划眼循环起钻。为降低分支井眼筛管下入过程中钻井液对筛管的堵塞，需在筛管下端部装配盲式引鞋10，尽量减少下筛管过程中钻井液在筛管内外
的过滤性流动。如下入打孔管，则无需专门考虑该问题。此外，钻至目的深度起钻前需将分
支井眼内的钻井液替换为干净钻井液，以减少返排生产时井眼内固相对主井眼防砂屏障的
堵塞。

[0052] 井口组装筛管并依次下入，组装完悬挂接头3后，将所有过钻头吊臂2置于水平位置。连接钻具组合并将PDC钻头5置于悬挂接头3的正上方合适高度，调整钻头角度以配合过
钻头吊臂2。沿铰接接头旋转过钻头吊臂2至PDC刀翼间流道内直至过钻头吊臂2上部与钻头
柄接触。此时，过钻头吊臂2处于钻头外接圆内(如图4所示)，不影响管柱在井筒内的下放。

[0053] 将链式悬挂环1上的凹槽Ⅱ11与过钻头吊臂2上的凹槽Ⅲ12一一配合，并绕于钻头柄外部，安装轴式插销使之成为闭环。继续连接上部钻柱时，链式悬挂环1坐于钻头本体之
上的台肩处，过钻头吊臂2悬挂于链式悬挂环1上，从而实现利用钻具组合携带筛管/打孔管
入井的目的。

[0054] 如图7所示，下放分支A筛管/打孔管到位后，缓慢上提钻柱记录悬重。随后缓慢旋转钻柱。在钻头刀翼的推动下，过钻头吊臂2相对悬挂接头3运动并挤压弹簧9，过钻头吊臂2
另一侧的圆柱体13将从盲孔Ⅰ14内脱出，从而钻头与下部筛管/打孔管实现脱手。测上提悬
重确认脱手成功。

[0055] 上提钻柱一定距离，开始侧钻分支B。侧钻过程中，链式悬挂环1、过钻头吊臂2、悬挂接头3和部分易钻管4在钻头和钻井液的冲蚀下被粉碎，仅留下部分易钻管4和筛管/打孔
管在分支A内。

[0056] 如图8所示，分支B钻至目的深度后，起钻至井口，采用上述相同办法下入筛管，侧钻。

[0057] 如图9所示，完成主井眼钻井后，采用常规方式完成主井眼下部完井作业。

[0058] 本发明实现了一趟钻下入分支管柱并继续钻进的目的，在实现各分支井眼防砂/井壁支撑的同时最大化的节省了现场作业时间。

[0059] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也
应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形
成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征
进行互相替换而形成的技术方案。