一種適用于裸眼段側鉆用的斜向器錨定機構的制作方法

本實用新型屬于油氣田分支井鉆井作業領域，特別涉及一種適用于裸眼段側鉆用的斜向器錨定機構。

背景技術：

在鉆井過程中，因鉆遇復雜層、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鉆作業，重新鉆出新分支井眼。

常規的分支井套管開窗側鉆作業中，斜向器的固定方式常采用在主井眼中預制定位短節，并利用斜向器底部連接定位接頭與其配合的作業方式，首先通過與定位短節相配合的定位接頭來測定定位短節的方位，然后通過地面調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，座入預制定位短節的鍵槽中。利用此種方式，需要多次提下鉆，作業環節較多，工序復雜。

在裸眼水平段實施側鉆，較為可靠的方式是采用斜向器懸空側鉆，但目前常規斜向器的錨定卡瓦均適用于套管內錨定，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象，井眼形狀不規則，尺寸超過常規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，亟需設計出一種適用于裸眼段側鉆用的斜向器錨定機構，攻克裸眼段斜向器的錨定定位難題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種適用于裸眼井段開窗側鉆的斜向器錨定機構，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鉆用的斜向器錨定機構，包括連接上部開窗斜向器導斜體的短節，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，所述的短節下端連接接頭，接頭下端外側連接液缸，接頭下端內側連接活塞桿，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、活塞為中空結構，腔室B與活塞桿、活塞中心孔導通；所述的腔室C與液缸外部的環空連通。

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通。

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

所述的上卡瓦座下端和下卡瓦座上端均設有沿活塞的實心芯軸軸向向外傾斜的斜導向槽，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向槽內。

所述的所述的上卡瓦座下端開有三道軸向槽，每道軸向槽的內側面開有斜導向槽；所述的下卡瓦座有三瓣，每一瓣通過內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構，每個槽的內側面也開有斜導向槽；卡瓦沿著活塞的實心芯軸周向分布有三塊，每塊卡瓦側面開有斜導向槽，三塊卡瓦的斜導向槽與上卡瓦座及下卡瓦座軸向槽內側面的斜導向槽互相嚙合。

所述的卡瓦的外壁上設有牙端部，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鉆用的斜向器錨定機構，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。

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

附圖說明

以下將結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；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鉆用的斜向器錨定機構，如圖1所示，包括連接上部開窗斜向器導斜體的短節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1下端連接接頭2，接頭2下端外側連接液缸3，接頭2下端內側連接活塞桿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為中空結構，腔室B與活塞6中心孔導通；所述的腔室C與液缸3外部的環空連通。

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。

本實施例中這種結構，其工作原理如下：斜向器導斜體及該機構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的基礎上對斜向器錨定機構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中心孔導通。

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

結合圖1、圖2和圖3所示，活塞6上部的塞體上端面上還設置有鎖緊卡簧5，接頭2位于腔室C內的下端面上設有齒狀的卡簧槽。

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內孔的鋸齒形卡簧槽內，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上端均設有沿活塞6的實心芯軸軸向向外傾斜的斜導向槽，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上端的斜導向槽內。

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，每道軸向槽的內側面開有斜導向槽；所述的下卡瓦座9有三瓣，每一瓣通過內六角頭螺栓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構，每個槽的內側面也開有斜導向槽；卡瓦8沿著活塞6的實心芯軸周向分布有三塊，每塊卡瓦側面開有斜導向槽，三塊卡瓦的斜導向槽與上卡瓦座7及下卡瓦座9軸向槽內側面的斜導向槽互相嚙合。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軸向槽內側面的斜導向槽運動，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上進一步進行改進，在本實施例中，卡瓦8的外壁上設有牙端部，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象，井眼形狀不規則，尺寸超過常規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構，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。

本實用新型中的結構，活塞6右端為實心圓軸，中心無水眼，外徑較小。該結構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鉆用的斜向器錨定機構，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；設計了芯軸拖拉的卡瓦推動機構，運動活塞設置在卡瓦上部，芯軸為實心結構，外徑較小，可有效擴大卡瓦錨定的尺寸范圍，以應對不規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計均屬于本發明的保護范圍之內。