一種鑽柱軸向振蕩工具的製作方法

2023-05-20 21:15:01 2

專利名稱：一種鑽柱軸向振蕩工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在定向井、水平井、大位移井鑽進中用於提高水平段延伸鑽進能力的鑽柱軸向振蕩工具。
背景技術：
隨著勘探開發進程的不斷深入，定向井、水平井、大位移井所佔的比例越來越大。 長水平段鑽井技術在國內外得到廣泛應用，主要得益於其較好的投入產出比。目前，國外水平井鑽井成本已降至直井的1. 2 2倍，而產量則是直井的4 8倍。水平井技術作為一項有潛力的新技術，主要有以下優勢恢復老井產能、開發複雜類型油氣藏、有利於勘探開發評價、有利於環境保護。大位移井技術是隨著隨鑽測量鑽井技術、地質導向鑽井技術、閉環鑽井技術的發展而新興的一種鑽井技術，已基本成為開發灘海和海上油氣資源的重要手段。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。在水平井與大位移井的鑽井過程中，由於摩擦阻力大，使得鑽井效率低、鑽井周期長、鑽井成本高，這成為制約水平井和大位移井發展的主要瓶頸。在現場實踐中，由於管柱的摩阻扭矩太大，可能出現以下情況機械鑽速明顯變低；鑽具不能上起或發生斷鑽具事故；達不到井身軌跡的設計要求，目的層中靶率低。連續管鑽井開始於上世紀90年代，到目前為止，全世界使用連續管鑽井7000餘口，且每年增加750 850 口，在定向井、水平井和大位移井中的應用越來越廣泛。但由於連續管尺寸小柔度大，傳遞鑽壓能力差，因而造成其鑽水平段進尺有限，限制了該技術的應用。減少水平段中鑽柱的前行摩擦阻力，是確保水平井或大位移井延伸鑽進長水平段的關鍵。

發明內容
本發明的目的是為了克服上述難點，提高水平井或大位移井的延伸鑽進能力，特提出一種用於水平井或大位移井的鑽柱軸向振蕩工具。該工具通過消耗鑽井液水馬力，形成高頻的流體衝擊載荷，作用於鑽柱上，從而減少鑽柱在水平段遇到的摩擦阻力，提高水平段延伸鑽進能力。為了達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種鑽柱軸向振蕩工具，是由兩部分組成定轉子單元14和閥單元15，所述定轉子單元14由定子殼體2、定子橡膠3和轉子 4組成；閥單元15由閥殼體5、閥體8、閥體螺母7、閥座10、閥座螺母11、閥座支撐體12、閥座密封件9組成，其特徵是定子殼體2內壁硫化有定子橡膠3，定子橡膠3與轉子4形成密封腔，轉子4下端開有流道斜孔6，閥體8通過閥體螺母7固定於轉子4下端；閥座10通過閥座螺母11連接於閥座支撐體12上，閥座10和閥座螺母11之間裝有閥座密封件9，閥座支撐體12通過螺紋連接於閥殼體5內部；閥座10和閥體8相配合且始終緊貼，隨轉子4 運動形成閥單元15的開或閉，閥孔16直徑小於閥體8運動距離的一半；閥殼體5與定子殼體2通過螺紋連接；工具可通過上端螺紋1和下端螺紋13分別與其它鑽具相連。本發明具有的有益效果是(1)軸向振動能力強、結構簡單、安全，能夠提高定向井、水平井和大位移井水平段的延伸鑽進能力；(2)如果將工具安放在近鑽頭附近，可以提高機械鑽速，工具的高頻軸向振蕩可以減少鑽頭的軸向振動強度，提高鑽頭與巖石的均勻接觸時間，從而提高機械鑽速；(3)軸向振蕩可以有效破壞水平段已形成的巖屑床，並能預防卡鑽。


圖1是 本發明一種鑽柱軸向振蕩工具的結構示意圖。圖2是本發明一種鑽柱軸向振蕩工具的定轉子單元橫剖圖。圖3是本發明一種鑽柱軸向振蕩工具的閥單元工作曲線示意圖。圖中1.振蕩器上端螺紋；2.定子殼體；3.定子橡膠；4.轉子；5.閥殼體；6.流道斜孔；7.閥體螺母；8.閥體；9.閥座密封件；10.閥座；11.閥座螺母；12.閥座支撐體； 13.振蕩器下端螺紋；14.定轉子單元；15.閥單元；16.閥孔。
具體實施例方式如圖1、圖2和圖3所示，一種鑽柱軸向振蕩工具，是由兩部分組成定轉子單元 14和閥單元15，所述定轉子單元14由定子殼體2、定子橡膠3和轉子4組成；閥單元15由閥殼體5、閥體8、閥體螺母7、閥座10、閥座螺母11、閥座支撐體12、閥座密封件9組成，其特徵是定子殼體2內壁硫化有定子橡膠3，定子橡膠3與轉子4形成密封腔，轉子4下端開有流道斜孔6，閥體8通過閥體螺母7固定於轉子4下端；而閥座10通過閥座螺母11連接於閥座支撐體12上，閥座10和閥座螺母11之間裝有閥座密封件9，閥座支撐體12通過螺紋連接於閥殼體5內部；閥座10和閥體8相配合且始終緊貼，隨轉子4運動形成閥單元15 的開或閉，閥孔16直徑應小於閥體8運動距離的一半，利用轉子4的運動使閥體8和閥座 10流道的重合面積變化，鑽柱內流體動力也隨之變化，產生流體脈衝，均勻地提供給鑽杆或鑽頭，從而達到減少摩擦阻力以及延長水平段鑽進能力的目的；閥殼體5與定子殼體2通過螺紋連接；一種鑽柱軸向振蕩工具可通過振蕩器上端螺紋1和振蕩器下端螺紋13分別與其它鑽具相連。該工具能夠提高水平井、大位移井鑽進時鑽壓的傳遞效率，減少水平段鑽具前行鑽進的摩擦阻力。
權利要求
1.一種鑽柱軸向振蕩工具，是由兩部分組成定轉子單元(14)和閥單元(15);所述定轉子單元(14)由定子殼體(2)、定子橡膠(3)和轉子(4)組成；閥單元(15)由閥殼體(5)、 閥體(8)、閥體螺母(7)、閥座(10)、閥座螺母(11)、閥座支撐體(12)、閥座密封件(9)組成， 其特徵在於定子殼體(2)內壁硫化有定子橡膠(3)，定子橡膠(3)與轉子(4)形成密封腔， 轉子(4)下端開有流道斜孔(6)，閥體(8)靠閥體螺母(7)固定於轉子(4)下端；閥座(10) 通過閥座螺母(11)連接於閥座支撐體(12)上，閥座支撐體(12)通過螺紋安裝在閥殼體(5) 內部；閥座(10)和閥體(8)相配合，隨轉子(4)運動形成閥單元(15)的開或閉；閥殼體(5) 與定子殼體(2)通過螺紋連接；鑽柱軸向振蕩工具可通過振蕩器上端螺紋(1)和振蕩器下端螺紋(13)與其它鑽具相連。
2.根據權利要求1所述的一種鑽柱軸向振蕩工具，其特徵在於閥體(8)和閥座(10) 始終緊貼。
3.根據權利要求1和2所述的一種鑽柱軸向振蕩工具，其特徵在於閥孔(16)直徑應小於閥體(8)運動距離的一半。
4.根據權利要求1所述的一種鑽柱軸向振蕩工具，其特徵在於閥座(10)和閥座螺母 (11)之間裝有閥座密封件(9)。
全文摘要
本發明涉及一種在定向井、水平井、大位移井鑽進中用於提高水平段延伸鑽進能力的鑽柱軸向振蕩工具。其技術方案是所述鑽柱軸向振蕩工具由定轉子單元和閥單元兩部分組成。定子內壁粘結有定子橡膠，定子橡膠與轉子形成密封腔，轉子下端開有流道斜孔，閥體通過閥體螺母固定於轉子下端；閥座通過閥座螺母連接於閥座支撐體上，閥座支撐體通過螺紋安裝在閥殼體內部；閥座和閥體相配合，隨轉子運動形成閥的開閉；閥殼體與定子殼體通過螺紋連接。本發明具有軸向振動能力強、結構簡單、安全等優點，能夠提高定向井、水平井和大位移井水平段的延伸鑽進能力。
文檔編號E21B7/24GK102418479SQ201110218208
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月1日 優先權日2011年8月1日
發明者祝效華, 童華, 賈彥傑 申請人:西南石油大學