本實用新型屬于油氣田分支井鉆井作業(yè)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機構(gòu)。

背景技術(shù)：

在鉆井過程中，因鉆遇復(fù)雜層、偏離目的層、井眼軌跡偏移等原因，需要在裸眼段實施開窗側(cè)鉆作業(yè)，重新鉆出新分支井眼。

常規(guī)的分支井套管開窗側(cè)鉆作業(yè)中，斜向器的固定方式常采用在主井眼中預(yù)制定位短節(jié)，并利用斜向器底部連接定位接頭與其配合的作業(yè)方式，首先通過與定位短節(jié)相配合的定位接頭來測定定位短節(jié)的方位，然后通過地面調(diào)整斜向器與定位接頭之間的方位，使其與套管開窗所需的方位一致，然后將斜向器下入井內(nèi)，座入預(yù)制定位短節(jié)的鍵槽中。利用此種方式，需要多次提下鉆，作業(yè)環(huán)節(jié)較多，工序復(fù)雜。

在裸眼水平段實施側(cè)鉆，較為可靠的方式是采用斜向器懸空側(cè)鉆，但目前常規(guī)斜向器的錨定卡瓦均適用于套管內(nèi)錨定，無法在裸眼井段實施有效錨定，這是因為裸眼段巖石相比于套管材料，脆性大且強度低，卡瓦牙易滑脫；另外裸眼段有井眼擴大現(xiàn)象，井眼形狀不規(guī)則，尺寸超過常規(guī)斜向器錨定卡瓦的錨定范圍，使斜向器無法有效錨定。

針對以上情況，亟需設(shè)計出一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機構(gòu)，攻克裸眼段斜向器的錨定定位難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種適用于裸眼井段開窗側(cè)鉆的斜向器錨定機構(gòu)，解決裸眼井段斜向器錨定定位的難題。

為此，本實用新型提供了一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機構(gòu)，包括連接上部開窗斜向器導(dǎo)斜體的短節(jié)，還包括接頭、液缸、活塞桿、活塞、上卡瓦座、卡瓦、下卡瓦座、底部接頭和緊固套，所述的短節(jié)下端連接接頭，接頭下端外側(cè)連接液缸，接頭下端內(nèi)側(cè)連接活塞桿，液缸下端連接上卡瓦座，活塞桿下端連接活塞，活塞下端為實心芯軸，該實心芯軸依次穿過上卡瓦座、卡瓦、下卡瓦座和底部接頭的中心孔洞，活塞下端端部固定套裝著緊固套，緊固套上端面緊貼底部接頭下端面。

所述的活塞的上下部位分別形成腔室C和腔室B，所述的活塞桿、活塞為中空結(jié)構(gòu)，腔室B與活塞桿、活塞中心孔導(dǎo)通；所述的腔室C與液缸外部的環(huán)空連通。

所述的卡瓦兩頭分別安裝在上卡瓦座和下卡瓦座上，且卡瓦隨著下卡瓦座的軸向運動而做徑向運動。

所述的活塞分為上部的塞體和下部的實心芯軸，塞體上端面與接頭、液缸、活塞桿圍成腔室C，液缸上開有通孔，腔室C通過該通孔與液缸外部的環(huán)空連通；塞體下端面與上卡瓦座之間形成腔室B，活塞上開有通孔，腔室B通過該通孔與活塞中心孔導(dǎo)通。

所述的活塞上部的塞體上端面上還設(shè)置有鎖緊卡簧，接頭位于腔室C內(nèi)的下端面上設(shè)有齒狀的卡簧槽。

所述的上卡瓦座下端和下卡瓦座上端均設(shè)有沿活塞的實心芯軸軸向向外傾斜的斜導(dǎo)向槽，卡瓦的上下端分別安裝在上卡瓦座下端和下卡瓦座上端的斜導(dǎo)向槽內(nèi)。

所述的所述的上卡瓦座下端開有三道軸向槽，每道軸向槽的內(nèi)側(cè)面開有斜導(dǎo)向槽；所述的下卡瓦座有三瓣，每一瓣通過內(nèi)六角頭螺栓連接于底部接頭上，三瓣下卡瓦座形成和上卡瓦座下端相同的軸向槽結(jié)構(gòu)，每個槽的內(nèi)側(cè)面也開有斜導(dǎo)向槽；卡瓦沿著活塞的實心芯軸周向分布有三塊，每塊卡瓦側(cè)面開有斜導(dǎo)向槽，三塊卡瓦的斜導(dǎo)向槽與上卡瓦座及下卡瓦座軸向槽內(nèi)側(cè)面的斜導(dǎo)向槽互相嚙合。

所述的卡瓦的外壁上設(shè)有牙端部，該牙端部為圓錐尖頭，底部為圓柱形。

本實用新型提供的這種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機構(gòu)，具有以下有益效果：

一是采用特制錨定卡瓦：針對地層巖石的特點，將卡瓦牙設(shè)計為圓錐尖頭，有助于扎入巖石；另外，加大了卡瓦的錨定面積，增加有效錨定力，防止錨定松動。

二是設(shè)計了芯軸拖拉的卡瓦推動機構(gòu)，運動活塞設(shè)置在卡瓦上部，芯軸為實心結(jié)構(gòu)，外徑較小，可有效擴大卡瓦錨定的尺寸范圍，以應(yīng)對不規(guī)則井眼及井眼尺寸擴大的問題。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。

圖1是本實用新型的機構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的Ⅰ部示意圖。

圖3是圖1的Ⅱ部示意圖。

圖4是圖1的A-A剖面示意圖。

附圖標記說明：1、短節(jié)；2、接頭；3、液缸；4、活塞桿；5、鎖緊卡簧；6、活塞；7、上卡瓦座；8、卡瓦；9、下卡瓦座；10、底部接頭；11、緊固套；12、內(nèi)六角頭螺栓。

具體實施方式

實施例1：

本實施例提供一種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機構(gòu)，如圖1所示，包括連接上部開窗斜向器導(dǎo)斜體的短節(jié)1，還包括接頭2、液缸3、活塞桿4、活塞6、上卡瓦座7、卡瓦8、下卡瓦座9、底部接頭10和緊固套11，所述的短節(jié)1下端連接接頭2，接頭2下端外側(cè)連接液缸3，接頭2下端內(nèi)側(cè)連接活塞桿4，液缸3下端連接上卡瓦座7，活塞桿4下端連接活塞6，活塞6下端為實心芯軸，該實心芯軸依次穿過上卡瓦座7、卡瓦8、下卡瓦座9和底部接頭10的中心孔洞，活塞6下端端部固定套裝著緊固套11，緊固套11上端面緊貼底部接頭10下端面，上述的連接均為絲扣連接，并且在絲扣端帶有密封圈。

活塞6的上下部位分別形成腔室C和腔室B，所述的活塞桿4、活塞6為中空結(jié)構(gòu)，腔室B與活塞6中心孔導(dǎo)通；所述的腔室C與液缸3外部的環(huán)空連通。

卡瓦8兩頭分別安裝在上卡瓦座7和下卡瓦座9上，且卡瓦8隨著下卡瓦座9的軸向運動而做徑向運動。

本實施例中這種結(jié)構(gòu)，其工作原理如下：斜向器導(dǎo)斜體及該機構(gòu)通過鉆具送至需要錨定的裸眼井段后，來自鉆具中心的高壓液體，從上部進入活塞桿4、活塞6的中心孔后，進入腔室B，推動活塞向上運動。同時，活塞6后部的實心芯軸拉動緊固套11，緊固套11再推動底部接頭10、下卡瓦座9向上運動，下卡瓦座9迫使卡瓦8隨著下卡瓦座9的軸向運動而做徑向運動，最終使得卡瓦8張開卡住井壁巖石實現(xiàn)坐封，坐封完成后，地面泄壓，進行下一步施工。

開窗過程的軸向壓力和扭矩通過短節(jié)1、接頭2、液缸3、上卡瓦座7傳遞至卡瓦8。

實施例2：

本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上對斜向器錨定機構(gòu)的液體壓力作用進一步進行說明。本實施例中，活塞6分為上部的塞體和下部的實心芯軸，塞體上端面與接頭2、液缸3、活塞桿4圍成腔室C，液缸3上開有通孔，腔室C通過該通孔與液缸3外部的環(huán)空連通；塞體下端面與上卡瓦座7之間形成腔室B，活塞6上開有通孔，腔室B通過該通孔與活塞6中心孔導(dǎo)通。

腔室B通過孔和錨定機構(gòu)中心孔連通，承受來自鉆具中心的壓力，腔室C通過孔和環(huán)空連通，承受環(huán)空壓力，兩個腔室通過密封件實現(xiàn)壓力封隔。

結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，活塞6上部的塞體上端面上還設(shè)置有鎖緊卡簧5，接頭2位于腔室C內(nèi)的下端面上設(shè)有齒狀的卡簧槽。

來自鉆具中心的高壓液體，從上部進入活塞桿4、活塞6的中心孔后，由活塞6上的通孔進入腔室B，在液體壓力作用下，推動活塞6向上運動，將腔室C內(nèi)液體由液缸3上的通孔壓出腔室C，同時活塞6后部的實心芯軸拉動緊固套11，緊固套11再推動底部接頭10、下卡瓦座9向上運動，下卡瓦座9迫使卡瓦8隨著下卡瓦座9的軸向運動而做徑向運動，使得卡瓦8張開卡住井壁巖石，在卡瓦8張開的后期，鎖緊卡簧5進入接頭2內(nèi)孔的鋸齒形卡簧槽內(nèi)，鎖死活塞6，保持卡瓦8坐封力的鎖定，坐封完成后，地面泄壓，進行下一步施工。

實施例3：

本實施例在上述兩個實施例的基礎(chǔ)上進一步進行說明。本實施例中，上卡瓦座7下端和下卡瓦座9上端均設(shè)有沿活塞6的實心芯軸軸向向外傾斜的斜導(dǎo)向槽，卡瓦8的上下端分別安裝在上卡瓦座7下端和下卡瓦座9上端的斜導(dǎo)向槽內(nèi)。

在卡瓦坐封過程中，隨著活塞6后部的實心芯軸拉動緊固套11，緊固套11再推動底部接頭10、下卡瓦座9向上運動，下卡瓦座9迫使卡瓦8沿著上卡瓦座7和下卡瓦座9的斜導(dǎo)向槽運動，卡瓦沿徑向張開，直至卡瓦卡在井壁巖石上。

更具體地，結(jié)合圖1和圖4所示，上卡瓦座7下端開有三道軸向槽，每道軸向槽的內(nèi)側(cè)面開有斜導(dǎo)向槽；所述的下卡瓦座9有三瓣，每一瓣通過內(nèi)六角頭螺栓12連接于底部接頭10上，三瓣下卡瓦座9形成和上卡瓦座7下端相同的軸向槽結(jié)構(gòu)，每個槽的內(nèi)側(cè)面也開有斜導(dǎo)向槽；卡瓦8沿著活塞6的實心芯軸周向分布有三塊，每塊卡瓦側(cè)面開有斜導(dǎo)向槽，三塊卡瓦的斜導(dǎo)向槽與上卡瓦座7及下卡瓦座9軸向槽內(nèi)側(cè)面的斜導(dǎo)向槽互相嚙合。在卡瓦坐封過程中，隨著活塞6后部的實心芯軸拉動緊固套11，緊固套11再推動底部接頭10、下卡瓦座9向上運動，下卡瓦座9迫使卡瓦8沿著上卡瓦座7和下卡瓦座9軸向槽內(nèi)側(cè)面的斜導(dǎo)向槽運動，三瓣卡瓦同時沿徑向張開，直至卡瓦卡在井壁巖石上。

實施例4：

本實施例在上述三個實施例的基礎(chǔ)上進一步進行改進，在本實施例中，卡瓦8的外壁上設(shè)有牙端部，該牙端部為圓錐尖頭，底部為圓柱形，且卡瓦的軸向長度顯著大于常規(guī)斜向器卡瓦的長度。

圓柱底、圓錐頭狀的牙端部，為卡瓦的坐封提供了更加便利的條件，隨著卡瓦8沿徑向張開，其外壁上的牙端部會像刺頭一樣扎進巖石中，使得坐封更加穩(wěn)固。因為裸眼段巖石相比于套管材料，脆性大且強度低，卡瓦牙易滑脫；另外裸眼段有井眼擴大現(xiàn)象，井眼形狀不規(guī)則，尺寸超過常規(guī)斜向器錨定卡瓦的錨定范圍，使斜向器無法有效錨定，而本實施例中的這種卡瓦錨定結(jié)構(gòu)，則解決裸眼井段斜向器錨定的難題，針對地層巖石的特點，將卡瓦牙設(shè)計為圓錐尖頭，有助于扎入巖石；另外，加大了卡瓦的錨定面積，增加有效錨定力，防止錨定松動。

本實用新型中的結(jié)構(gòu)，活塞6右端為實心圓軸，中心無水眼，外徑較小。該結(jié)構(gòu)允許將卡瓦徑向厚度加大，增加卡瓦徑向張開后的最大錨定尺寸。

綜上所述，本實用新型的這種適用于裸眼段側(cè)鉆用的斜向器錨定機構(gòu)，采用圓錐尖頭卡瓦牙，有助于扎入巖石錨定，且卡瓦的錨定面積大，可增加有效錨定力；設(shè)計了芯軸拖拉的卡瓦推動機構(gòu)，運動活塞設(shè)置在卡瓦上部，芯軸為實心結(jié)構(gòu)，外徑較小，可有效擴大卡瓦錨定的尺寸范圍，以應(yīng)對不規(guī)則井眼及井眼尺寸擴大的問題

以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構(gòu)成對本實用新型的保護范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。