一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器的製作方法

2023-09-21 03:49:00

專利名稱：一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於泥漿介質深井超深井，具有劇烈振動、高摩 阻，易發生鑽具失效的鑽鋌和下部鑽杆以及大位移井的斜井段和水平 段的超深井大位移井用高性能鑽具保護器。
背景技術：
深井超深井鑽井技術的發展以現代鑽井技術為基礎，面臨的主要 技術難點有高溫高壓，多壓力系統、山前構造、難鑽地層等。我國 深井超深井起步晚，但近年來發展迅速，已形成一條以自主研發為主 與有選擇的吸收國外先進技術相結合的道路，經過多年的努力，國際 市場競爭力得到了逐步提高。但隨著西部油田的開發，深井和超深井 鑽柱的失效次數仍居高不下。經過分析研究發現，疲勞是鑽柱的主要 失效形式，約佔總失效數的70%，而直接促使失效的原因主要是機械振 動和腐蝕。大位移井技術是隨著測量技術、地質導向鑽井技術、閉環鑽井技 術的發展，己基本成為開發灘海和海上油氣資源的最重要手段。目前， 國外已經鑽成了水平位移超萬米的大位移井，而國內依靠自身力量只能完成水平位移約4000m的大位移井，管柱的摩阻扭矩問題是影響大 位移井技術的核心問題之一，它決定水平位移的最大延伸。在現場實 踐中，由於管柱的摩阻扭矩太大，可能出現以下情況鑽具起不上來 或發生斷鑽具事故；套管柱組合不能下入合適的層位，不能順利實現 完井。有效降低鑽柱摩阻扭矩，是確保深井、超深井以及大位移井鑽井 成功的關鍵。因此，設計了一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器， 該工具立足材料力學、衝擊力學和流體動力學，通過合理設計，可以 有效吸收鑽具橫向衝擊和振動，減小扭轉阻力；同時有效利用水力能量扶正居中鑽具，避免鍵槽卡鑽和沉屑卡鑽，大幅緩解套管內偏磨。 發明內容本發明的目的是為了提供一種具有強潤滑、扶正、減摩降阻、緩解套管偏磨、預防鍵槽卡鑽保護接頭，特別提出一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器。為了達到上述目的，本發明解決此技術問題所採用的技術方案是: 一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器，是由上接頭本體l、自潤滑密封圈組2、套筒3、減振橡膠套4、滾動軸承5、接箍外殼6、下接頭 本體7組成。其結構特徵是接箍外殼6安裝在扶正器接頭本體1、 7處，其外表面開有介質流道ii和楔形壓力槽io，間隔均布於接箍外殼6上；其內部裝有一對滾動軸承5，滾動軸承5直接過盈地安裝於上、 下接頭本體1和7上，或者在接箍外殼6的內表面滾動軸承5安裝部 位上吹塑或組裝一層減振橡膠套4，其與滾動軸承5等寬或稍短，厚度 5~8皿；滾動軸承5、套筒3和自潤滑密封圈組2分別對稱的安裝在接 箍外殼6兩端的內表面，由接箍外殼6內軸肩定位；自潤滑密封圈組2 與接頭本體接觸，兩個滾動軸承5之間形成的中部填充腔8以及軸承 和接頭本體之間的頂部填充腔9內填充石墨。自潤滑密封圈組2置於 接頭本體與接箍外殼6處，各組有2 3層自潤滑密封石墨圈組成，滾 動軸承5和自潤滑密封圈組2之間有套筒3定位。在楔形壓力槽10和 介質流道11之間的脊上澆注或軋制一層摩擦係數較低、防磨效果較好 和側向承載能力較高的硬質合金，其硬質合金是鎢鈷類、鎢鈦鈷類、 鴿鈦鈷鉭類的一種。本發明具有的有益效果是(1)本發明結構簡單，能夠有效利用 流體動力，楔形壓力槽使與井壁接觸的接箍外殼部位環空面積變化， 在楔形槽中部流體壓力升高，推動鑽具向井眼中心移動。該結構增強 了鑽具與井壁接觸部位的潤滑效果，可有效減小摩擦和預防套管偏磨； (2)具有減振吸振的作用，能夠減緩鑽具與井壁的碰撞，提高下部鑽具 結構安全性和鑽進能力；(3)具有自潤滑和密封作用；(4)工具表面澆 注或軋制摩擦係數小的硬質合金可以有效減小對套管的磨損，減少了 鑽柱傳遞的扭矩損失。


圖1是本發明一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器的結構示意圖。圖2是本發明一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器另一種結 構示意圖。圖3是本發明一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器接箍外殼介質流道和楔形壓力槽流道結構示意圖。圖中l.上接頭本體，2.自潤滑密封圈組，3.套筒，4.減振橡膠 套，5.滾動軸承，6.接箍外殼，7.下接頭本體，8.中部石墨填充腔， 9.端部石墨填充腔，IO.楔形壓力槽，ll.介質流道。
具體實施方式
按照圖1、圖3所示，扶正器本體接頭1、 7處安裝接箍外殼6， 接箍外殼6內部裝有一對滾動軸承5，接箍外殼6其外表面開有介質流 道11和楔形壓力槽10，其內表面滾動軸承5安裝部位上吹塑或組裝一 層減振橡膠套4，減振橡膠套具有減振吸振的作用，能夠減緩鑽具與井 壁的碰撞強度，提高下部鑽具結構安全性和鑽進能力；自潤滑密封圈 組2置於接頭與接箍外殼處，各組分別有2 3對自潤滑密封石墨圈組 成，自潤滑密封圈組既起到潤滑和密封作用，也起到軸向定位作用， 減小接箍外殼與本體之間的摩擦；滾動軸承5和自潤滑密封圈組2之間有套筒3定位。接箍外殼6其外表面開有介質流道11和楔形壓力槽10，當鑽具與 井壁接觸時，接觸區域的環空流道面積因楔形的收縮作用而沿井眼軸 向向上逐漸變小，局部壓力升高，推動鑽具離開接觸面返向井眼中部。 介質流道11和楔形壓力槽10間隔均布於接箍外殼6上，可以保證無 論接箍外殼與井壁在各個方向接觸，都起到增強潤滑、液力減振(橫)， 降低摩阻扭矩，減緩套管偏磨，預防鍵槽卡鑽的作用。楔形壓力槽10和介質流道11之間的脊上澆注或軋制一層摩擦系 數較低，防磨效果較好和側向承載能力較高的硬質合金，有效緩解井 壁的磨損，減少了鑽柱傳遞的扭矩損失。此結構主要適用於深井超深井中易發生鑽具失效的部位，能夠減 小鑽具的摩阻係數、減緩振動，減小扭矩損失，提高泥漿鑽井鑽具工 作性能和工作安全性。按照圖2、圖3所示，接箍外殼6內部裝有一對滾動軸承5，大位 移井中斜井段和水平段的鑽具通常直接接下井壁，且轉速不太高，橫 振幅度相對較小，此時可不使用減振橡膠套，滾動軸承5可以直接過 盈地安裝於接頭本體1和7上。其他結構如圖1所示。此結構主要在大位移井中使用，可有效增強鑽具與井壁之間的潤 滑效果，減小摩阻，減小鍵槽卡鑽機率，提高下部鑽具工作安全性。
權利要求
1. 一種超深井大位移井用高性能鑽具保護器，是由上、下接頭本體(1)、(7)、自潤滑密封圈組(2)、套筒(3)、減振橡膠套(4)、滾動軸承(5)、接箍外殼(6)組成，其特徵是接箍外殼(6)安裝在扶正器上、下本體接頭(1)、(7)處，其外表面開有介質流道(11)和楔形壓力槽(10)，間隔均布於接箍外殼(6)上，其內部裝有一對滾動軸承(5)，滾動軸承(5)直接過盈地安裝於接頭本體(1)和(7)上；滾動軸承(5)、套筒(3)、和自潤滑密封圈組(2)分別對稱的安裝在接箍外殼(6)兩端的內表面，由接箍外殼(6)內軸肩定位；自潤滑密封圈組(2)與接頭本體接觸，兩個滾動軸承(5)之間形成的中部填充腔(8)以及軸承和接頭本體之間的頂部填充腔(9)內填充石墨。
2、 根據權利要求1所述的高性能鑽具保護器，其特徵在於在接 箍外殼(6)的內表面滾動軸承(5)安裝部位上吹塑或組裝一層減振橡膠 套(4)，其與滾動軸承(5)等寬或稍短，其厚度5 8mm。
3、 根據權利要求1所述的高性能鑽具保護器，其特徵在於自潤 滑密封圈組(2)置於接頭本體與接箍外殼(6)處，各組自潤滑密封圈組 (2)有2~3層自潤滑密封石墨圈組成，滾動軸承(5)和自潤滑密封圈組 (2)之間由套筒(3)定位。
4、 根據權利要求1所述的高性能鑽具保護器，其特徵在於在楔 形壓力槽(10)和介質流道(11)之間的脊上澆注或軋制一層摩擦係數較 低、防磨效果較好和側向承載能力較高的硬質合金，其硬質合金是鴇 鈷類、鎢鈦鈷類、鎢鈦鈷鉭類的一種。
全文摘要
本發明涉及一種用於泥漿介質深井超深井，具有強振動、高摩阻、易發生失效的超深井大位移井用高性能鑽具保護器。它具有強潤滑、扶正、減摩降阻、緩解套管偏磨、預防鍵槽卡鑽保護接頭的效能。其技術方案是接箍外殼安裝在扶正器接頭本體處，外表面開有介質流道和楔形壓力槽，間隔均布於接箍外殼上；內部裝有一對滾動軸承，並直接過盈地安裝於接頭本體；滾動軸承、套筒和自潤滑密封圈組分別對稱的安裝在接箍外殼兩端的內表面；兩滾動軸承間的中部填充腔及軸承與接頭本體間的頂部填充腔內填充石墨。本發明具有減振能力強、減緩鑽杆與套管磨損，減少扭矩，增加鑽進能力的效果，且結構簡單，成本低，用於油氣田鑽井中。
文檔編號E21B17/00GK101260788SQ20081004426
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者祝效華, 華 童, 賈彥傑 申請人:西南石油大學