大鑽壓防斜糾斜鑽具組合的製作方法

2023-09-21 04:01:20 2

本發明屬於石油工程技術領域，涉及鑽井設備，具體地說，涉及一種石油、天然氣鑽井作業中的井下鑽具組合。

背景技術：

高陡地層直探井以及定向井直徑段防斜打直問題一直是困擾鑽井界的一個技術難題。隨著鑽探深度的不斷增加，該問題變得愈加突出。目前提出的井斜控制工具包括常規鑽具以及自動垂直鑽井工具兩大類。常規鑽具主要包括塔式鑽具、鐘擺鑽具、滿眼鑽具、偏軸鑽具、偏重雙心螺旋穩定器防斜鑽具等，這些鑽具也被稱為「被動防斜工具」，但現場應用結果表明，這類鑽具其降斜能力不能滿足井深、複雜井及高陡構造與大傾角地層的要求，有的還要以犧牲鑽壓作為條件，嚴重阻礙了鑽井速度的提高。自動垂直鑽井工具主要有Schlumberger公司的Power V系統、BakerHughes Inteq公司的VertiTak系統、德國智能公司的ZEB系統等，這些系統應用效果較好，但在使用過程中的費用過高，且當地層高溫高壓時，其性能受到影響，推廣應用也受到限制。因此，研發出經濟實用、能夠適應大鑽壓快速鑽進且使用性能穩定的防斜糾斜鑽具組合對油氣資源的高效開發具有重要的意義。

公開號為CN 103742074 A的中國發明專利文獻公開了一種防斜打快鑽具組合，具體公開了以下技術特徵：防斜打快鑽具組合包括依次通過螺紋連接的鑽頭、偏心偏向槓桿結構短節、鑽鋌、扶正器。還公開了下述特徵：偏心偏向槓桿結構短節，兩端帶有鑽具扣，偏心偏向槓桿結構短節設有貫穿圓形孔道，貫穿圓形孔道、鑽頭及鑽鋌的軸線重合；偏心偏向槓桿結構短節一側的壁厚、一側的壁薄，壁厚部分與壁薄部分之間平滑過渡，偏心偏向槓桿結構短節壁薄的一側、靠近鑽鋌的一端設置有翼肋。該發明專利通過偏心偏向槓桿結構短節強化鑽頭對下井壁的有效切削以及減小鑽頭軸線與鉛垂線夾角交互作用，從而減小井斜的效果。該發明專利需要特殊設計的偏心偏向槓桿結構短節與鑽頭、鑽鋌及扶正器組合才能實現減小井斜的效果，增加了製造成本，且結果相對比較複雜。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術存在的上述缺陷，提供了一種結構簡單、成本低的大鑽壓防斜糾斜鑽具組合，利用該鑽具組合可以實現給鑽頭施加強大的鐘擺力以及促使鑽頭正切削麵轉向降斜方向，從而減小井斜或糾正井斜。

為了達到上述目的，本發明提供了一種大鑽壓防斜糾斜鑽具組合，包括鑽頭、下部粗鑽具、鑽鋌和扶正器，所述鑽鋌包括下部細鑽鋌、上部細鑽鋌、上部粗鑽鋌，鑽頭、下部粗鑽具、下部細鑽鋌、扶正器、上部細鑽鋌、上部粗鑽鋌依次連接。

優選的，下部粗鑽具、下部細鑽鋌、上部細鑽鋌、上部粗鑽鋌的長度、內徑及外徑根據現場井眼實際情況進行設計與調節。

優選的，上部粗鑽鋌的重量大於下部粗鑽鋌的重量。

優選的，下部粗鑽具為鑽鋌或者其他鑽具，下部粗鑽具的外徑大於下部細鑽鋌的外徑，下部細鑽鋌的外徑不小於現場井眼內最小鑽鋌的外徑。

優選的，下部粗鑽具的外徑與鑽頭的直徑配合。

優選的，上部粗鑽鋌的外徑大於上部細鑽鋌的外徑，上部細鑽鋌的外徑不小於現場井眼內最小鑽鋌的外徑。

優選的，扶正器的外徑小於鑽頭的外徑，並與鑽頭的直徑配合。

優選的，鑽頭為滿足鑽井工程用鑽頭，扶正器為鑽井用普通扶正器。

進一步的，在降斜趨勢井眼內或增斜趨勢井眼內鑽進時，扶正器為支點，上部粗鑽鋌躺於下井壁，從而使得上部細鑽鋌中間下弓，底部上翹，下部細鑽鋌中間上弓，底部下垂，使鑽頭承受下部粗鑽具鐘擺力的同時，鑽進方向指向降斜方向。

進一步的，在直井眼內鑽進時，下部細鑽鋌、上部細鑽鋌發生彎曲，使所述鑽具組合處於渦動狀態。

與現有技術相比，本發明的有益效果在於：

(1)本發明提供的鑽具組合結構簡單，僅利用普通鑽井工具組合而成，製作成本和使用成本相較於現有鑽井工具低，性能穩定，使用過程不會為鑽井作業帶來其他方面的風險。

(2)本發明提供的鑽具組合通過下部粗鑽具、下部細鑽鋌、扶正器、上部細鑽鋌、上部粗鑽鋌構成的組合結構實現了給鑽頭施加強大的鐘擺力以及促使鑽頭正切削麵轉向降斜方向兩種防偏糾偏作用的有機統一，防斜糾斜效果極佳。

(3)本發明提供的鑽具組合在鑽壓較大時防斜效果更加明顯，可以釋放鑽壓，並且性能不受井底條件影響，有利於鑽井速度的提高。

(4)本發明提供的鑽具組合不但可以用於糾偏，也可以正常用於直井眼鑽進，應用範圍較廣。

附圖說明

圖1為本發明實施例大鑽壓防斜糾斜鑽具組合的整體結構示意圖。

圖2為本發明實施例大鑽壓防斜糾斜鑽具組合的工作狀態一示意圖。

圖3為本發明實施例大鑽壓防斜糾斜鑽具組合的工作狀態二示意圖。

1、鑽頭，2、下部粗鑽具，3、下部細鑽鋌，4、扶正器，5、上部細鑽鋌，6、上部粗鑽鋌。

具體實施方式

下面，通過示例性的實施方式對本發明進行具體描述。然而應當理解，在沒有進一步敘述的情況下，一個實施方式中的元件、結構和特徵也可以有益地結合到其他實施方式中。

參見圖1，一種大鑽壓防斜糾斜鑽具組合，包括依次連接的鑽頭1、下部粗鑽具2、下部細鑽鋌3、扶正器4、上部細鑽鋌5、上部粗鑽鋌6。下部粗鑽具、下部細鑽鋌、上部細鑽鋌、上部粗鑽鋌的長度、內徑及外徑根據現場井眼實際情況進行設計與調節。

使用時，鑽頭1位於井底，用於破巖鑽進；下部粗鑽具2、下部細鑽鋌3、扶正器4、上部細鑽鋌5、上部粗鑽鋌6組合在一起構成組合結構，用於改變鑽頭的受力狀態及鑽進方向，從而該改變鑽進趨勢；上部粗鑽鋌與其上部的鑽具組合連接。

為了便於本發明上述鑽具組合的拆裝，作為優選設計，鑽頭1、下部粗鑽具2、下部細鑽鋌3、扶正器4、上部細鑽鋌5、上部粗鑽鋌6之間依次通過螺紋連接。

在降斜趨勢井眼內鑽進時，為了使鑽頭沿著降斜方向鑽進，對本發明上述鑽具組合進行優選設計，上部粗鑽鋌的重量大於下部粗鑽具的重量，在上部粗鑽鋌重量的作用下，下部粗鑽具的上部向井眼高邊傾斜，促使鑽頭沿著降斜方向鑽進。

為了滿足鑽井工程的需要，便於鑽具組合的使用，提高鑽井速度，對本發明上述鑽具組合進行優選設計，下部粗鑽具為鑽鋌或者其他鑽具，下部粗鑽具的外徑大於下部細鑽鋌的外徑，下部細鑽鋌的外徑不小於現場井眼內最小鑽鋌的外徑。

為了滿足鑽井工程的需要，提高鑽井速度，對本發明上述鑽具組合進行優選設計，下部粗鑽具的外徑與鑽頭的直徑配合。

為了滿足鑽井工程的需要，便於鑽具組合的使用，提高鑽井速度，對本發明上述鑽具組合進行優選設計，上部粗鑽鋌的外徑大於上部細鑽鋌的外徑，上部細鑽鋌的外徑不小於現場井眼內最小鑽鋌的外徑。

為了滿足鑽井工程的需要，便於鑽具組合的使用，提高鑽井速度，對本發明上述鑽具組合進行優選設計，扶正器的外徑小於鑽頭的外徑，並與鑽頭的直徑配合。

本發明上述鑽具組合，鑽頭為滿足鑽井工程用鑽頭，可採用鑽井用普通鑽頭，也可採用其他特殊設計的鑽頭，只要滿足鑽井工程用即可。扶正器為鑽井用普通扶正器，可以採用螺旋扶正器或者直稜扶正器。

上述鑽具組合防斜糾斜機理為利用下部粗鑽具給鑽頭施加強大的鐘擺力以及促使鑽頭正切削麵轉向降斜方向來實現聯合作用防斜糾斜。下面結合在不同井眼內鑽井作業對本發明上述鑽具組合的防斜糾偏進行說明。

實施例一：利用上述鑽具組合在降斜趨勢井眼內實施鑽井作業，在鑽進時，參見圖2，扶正器4充當支點角色，作為支點使用，上部粗鑽鋌6躺於下井壁，從而使得上部細鑽鋌5中間下弓，底部上翹，下部細鑽鋌3中間上弓，底部下垂，使鑽頭1承受下部粗鑽具2鐘擺力的同時，鑽進方向指向降斜方向，從而實現給鑽頭施加強大的鐘擺力同時促使鑽頭正切削麵轉向降斜方向來聯合作用防斜糾斜。

實施例二：利用上述鑽具組合在增斜趨勢井眼內實施鑽井作業，在鑽進時，參見圖3，扶正器4充當支點角色，作為支點使用，上部粗鑽鋌6躺於下井壁，從而使得上部細鑽鋌5中間下弓，底部上翹，下部細鑽鋌3中間上弓，底部下垂，使鑽頭1承受下部粗鑽具2鐘擺力的同時，鑽進方向指向降斜方向，從而實現給鑽頭施加強大的鐘擺力同時促使鑽頭正切削麵轉向降斜方向來聯合作用防斜糾斜。

實施例三：利用上述鑽具組合在直井眼內實施鑽井作業，在鑽進時，下部細鑽鋌3、上部細鑽鋌5發生彎曲，使所述鑽具組合處於渦動狀態。鑽井現場應用表明底部鑽具組合渦動狀態具有防斜打直作用，因此，在直井眼內作業，本發明上述鑽具組合具有防斜打直效果。

上述實施例用來解釋本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。