一種分割接頭的製作方法

2023-12-02 00:30:56

一種分割接頭的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種減小鑽柱與井壁摩阻的方法及一種分割接頭,該分割接頭將鑽柱分割為分別與其連接的上部鑽柱段和下部鑽柱段，根據選定的減摩阻模式，通過井口設備驅動上部鑽柱段產生相對於下部鑽柱段的軸向滑動或周向扭轉或軸向滑動和周向扭轉運動；該方法使上部鑽柱段相對於下部鑽柱段「動起來」，上部鑽柱段與井壁之間的靜摩擦變為動摩擦，減小了上部鑽柱段與井壁之間的摩阻，改善了上部鑽柱段與井壁巖石之間的接觸狀態，使鑽壓和扭矩能夠平滑有效的傳遞給鑽頭，提高了機械鑽速和井眼的極限延伸距離，縮短了鑽井周期並減少了鑽井成本。
【專利說明】一種分割接頭

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及石油天然氣鑽井【技術領域】，尤其涉及一種用於減小深直井和複雜 結構井鑽進過程中鑽柱與井壁間的摩阻，將鑽壓平滑的傳遞給井底鑽頭的方法及強化該方 法的一種分割接頭。

【背景技術】
[0002] 發展深直井和複雜結構井技術，高效開發複雜油氣層、深部油氣藏和海洋油氣資 源，符合我國對能源的巨大需求，也是我國能源儲備安全的重要保障。
[0003] 在深直井的鑽探過程中，鑽遇的地層硬度大、巖性變化多樣、非均質性強，導致井 斜和方位控制難度增大。在這種情況下一般通過採用鐘擺鑽具組合輕壓吊打或使用帶有彎 角的井下動力鑽具組合反扣來控制井身質量；輕壓吊打的方式在一定程度上保證了井身質 量，但是使機械鑽速急劇下降，使用井下動力鑽具組合反扣雖然可有效控制井斜和方位，但 是卻加劇了井眼"狗腿"的形成。因此，可以說在現有鑽井技術條件下，直井只存在於設計 階段，而鑽出的真實井眼均是帶有若干"狗腿"的螺旋彎曲井眼。在鑽進過程中，當局部狗 腿度過大將不可避免的導致"拖壓"和"粘滑"現象的發生，降低了機械鑽速，嚴重時將導致 遇阻和卡鑽，使鑽壓無法加到鑽頭，鑽進作業不得不停止。另一方面，深直井、超深直井鑽進 過程中存在大段的裸眼段，容易發生井漏和高滲透率地層的漏失，環空中的鑽井液與地層 流體壓力的壓力差將鑽柱壓向井壁，產生"拖壓"和"粘滑"現象，使機械鑽速降低，嚴重時 也將出現"壓差卡鑽"，嚴重威脅井下安全。
[0004] 在複雜結構井的鑽探過程中，隨著井眼的延伸和井斜的增加，大部分鑽柱躺在井 壁巖石上，使鑽鋌施加的鑽壓大部分消耗在克服井壁對鑽柱的摩阻上，鑽壓無法有效的傳 遞給鑽頭，機械鑽速顯著降低；尤其是滑動定向鑽進過程中，井底動力鑽具以上的鑽柱不旋 轉使鑽柱與井壁之間的摩阻係數增加，產生"拖壓"現象，當鑽柱與井壁巖石之間的摩阻等 於鑽壓時，井眼無法繼續延伸。


【發明內容】

[0005] 本實用新型所要解決的第一個技術問題是：針對深直井和複雜結構井鑽進過程中 存在的高摩阻現象而導致的"拖壓"和"粘滑"，提出一種減小鑽柱與井壁之間摩阻的方法， 使鑽壓和扭矩能夠平滑有效的傳遞給鑽頭，提高機械鑽速和井眼的極限延伸距離。
[0006] 本實用新型所要解決的第二個技術問題是：提供一種用於強化本實用新型的減小 鑽柱與井壁摩阻方法的分割接頭。
[0007] 為解決上述第一個技術問題，本實用新型的技術方案是：一種減小鑽柱與井壁摩 阻的方法，該方法如下：
[0008] S10、在鑽柱中確定一個位置，在該位置安裝一個分割接頭，所述分割接頭將鑽柱 分割為上部鑽柱段和下部鑽柱段，所述分割接頭的上端與所述上部鑽柱段連接，所述分割 接頭的下端與所述下部鑽柱段連接，所述上部鑽柱段在井口設備驅動下可相對於所述下部 鑽柱段軸向滑動或周向扭轉或軸向滑動和周向扭轉；
[0009] S20、選擇減摩阻模式，所述減摩阻模式包括軸向運動減摩阻模式、周向運動減摩 阻模式和複合運動減摩阻模式，選擇其中的一種；
[0010] S30、根據所選定的減摩阻模式，通過井口設備驅動所述上部鑽柱段產生相對於所 述下部鑽柱段的軸向滑動或周向扭轉或軸向滑動和周向扭轉運動。
[0011] 作為優選，所述SlO步驟中，還包括步驟Sll:確定所述分割接頭的安裝位置。
[0012] 作為優選，當選擇所述軸向運動減摩阻模式時，所述分割接頭的安裝位置依據所 需施加的鑽壓按照以下公式確定

【權利要求】
1. 一種分割接頭，其特徵在於，所述分割接頭包括： 套筒，所述套筒的上端固定設置有上限位盤，所述上限位盤上設有上限位盤通孔，所述 上限位盤通孔的橫截面呈多邊形或內花鍵形；所述套筒的下端設有封板，所述封板上設有 封板通孔； 滑動杆，所述滑動杆內沿其軸向設有貫通的滑動杆流道，所述滑動杆的縱剖面呈中空 的T形，所述滑動杆的杆部穿過所述上限位盤通孔並延伸至所述套筒內的下部，所述滑動 杆的頭部位於所述上限位盤的上方用於連接上部鑽柱，所述滑動杆的杆部外周面呈與所述 上限位盤通孔的橫截面相適配的多邊形或外花鍵形； 活塞，所述活塞固定套設於所述滑動杆杆部下端的外周上，所述活塞與所述套筒的內 壁滑動密封配合； 防掉短節，所述防掉短節內沿其軸向設有貫通的防掉短節流道，所述防掉短節的縱剖 面呈中空的T形，所述防掉短節的頭部位於所述套筒內，所述防掉短節的杆部伸出所述封 板通孔之外並固定連接有下接頭；所述下接頭的上端與所述套筒的下端花鍵連接，所述花 鍵連接的鍵槽與鍵齒之間留有供所述套筒轉動的轉動間隙。
2. 如權利要求1所述的一種分割接頭，其特徵在於，所述轉動間隙沿所述套筒徑向的 夾角為2° -15°。
3. 如權利要求1或2所述的一種分割接頭，其特徵在於，所述活塞的上方設有上部彈性 緩衝件，所述活塞的下方設有下部彈性緩衝件。
4. 如權利要求3所述的一種分割接頭，其特徵在於，所述上部彈性緩衝件為套設於所 述滑動杆杆部上的上彈簧，所述下部彈性緩衝件為設置於所述活塞下端面與所述防掉短節 頭部之間的下彈簧。
【文檔編號】E21B7/00GK204200104SQ201420599097
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】倪紅堅, 王鵬, 王瑞和, 霍洪俊 申請人:中國石油大學(華東)