用于钻井工程的防斜打直组合钻具制造技术

本发明专利技术公开了一种用于钻井工程的防斜打直组合钻具，包括钻头、三棱钻铤、短钻铤和钻具稳定器，三棱钻铤为圆周均匀设置有三个直棱的钻铤，短钻铤为长度小于三棱钻铤的圆柱形钻铤，钻头、三棱钻铤、短钻铤和钻具稳定器依次连接。本发明专利技术所述组合钻具将三棱钻铤和钻具稳定器相结合，并通过接入短钻铤连接三棱钻铤和钻具稳定器，构成了单稳钟摆钻具组合，实现本组合钻具在具有刚性满眼钻具功效的同时还有钟摆钻具的功效，在钻井过程中起到了稳中有降的功能特性，实现对井斜的削波作用，显著减小井斜曲线的锯齿波，大大降低井斜增率的累积，获得良好的井眼轨迹，具有很大的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻井用钻具，尤其涉及一种用于钻井工程的防斜打直组合钻具。
技术介绍
在石油钻井过程中，由于地层倾角的存在，当钻头钻至地层岩性变化的界面时，出现了在水平面上的岩性差异，钻头在径向上就会产生水平位移，也即是通常所说的形成了一个地层台阶。高陡构造易斜地区是以地层倾角的存在为先决条件的，但它仅仅是导致井斜发生的诱因，地层岩性变化的频度以及地层岩性的变化差异大小才是影响井斜的主要原因。高陡构造的井斜曲线实质上是一条由众多微锯齿波构成的，该微锯齿波是由地层台阶处产生倾斜量和继续钻进过程中产生的矫正量连续形成的。传统刚性满眼钻具对克服地层台阶有显著的效果，但是它也不能完全消除它，只能使地层台阶变小。由于常规的刚性满眼钻具结构不具钟摆力，钻过岩性界面后，只能保持稳斜钻进，因此，常规的刚性满眼钻具每过一次地层岩性软硬交替的界面，就会产生一个井斜增量，其整体趋势是井斜增量的累积增大。传统钟摆钻具能提供钟摆力，它有一个降斜趋势，但它对克服地层台阶的能力较弱，当地层岩性变化的频度较高(地层岩性的间层厚度较小)时，地层台阶的存在成为了井斜的主导因素，井斜增量的累积为正。如图3所示，图中表示井斜升降的两个微段内使用不同钻具所产生的井斜变化情况，O点表示参考原点，OA表示过首个地层软硬界面形成地层台阶的井段，BC表示过下个地层软硬界面形成地层台阶的井段。其中，曲线I为传统钟摆钻具钻井过程中所产生的井斜控制曲线；曲线2为传统刚性满眼钻具钻井过程中所产生的井斜控制曲线。由图3可以看出，在高陡构造易斜井段，传统钟摆钻具和传统刚性满眼钻具在钻井过程中产生的井斜增量总量都是累积增大的，所以最后始终会形成井斜较大的石油井，降低了所钻井的井身质量。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种钻井过程中产生的井斜增量极小的用于钻井工程的防斜打直组合钻具。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的:一种用于钻井工程的防斜打直组合钻具，包括钻头、三棱钻铤、短钻铤和钻具稳定器，所述三棱钻铤为圆周均匀设置有三个直棱的钻铤，所述短钻铤为长度小于钻铤标准公称长度的圆柱形钻铤，所述三棱钻铤的第一端与所述钻头连接，所述三棱钻铤的第二端与所述短钻铤的第一端连接，所述短钻铤的第二端与所述钻具稳定器的第一端连接，所述三棱钻铤的第二端连接段直径小于其直棱部分的外接圆直径，所述短钻铤的整段直径相同，所述短钻铤的直径、所述三棱钻铤的第二端直径和所述钻具稳定器的第一端直径相同。上述结构中，三棱钻铤、短钻铤和钻具稳定器均为公知产品，其中，三棱钻铤是已经获得授权的专利产品，该专利的专利号为“ZL200920078811.8”，这种钻铤能够有效克服地层台阶导致井眼倾斜的问题，其作用原理为:当钻至软硬地层界面时，三棱钻铤的底端形成了一个近钻头稳定器的作用支点，由于三棱钻铤具有大刚度及满眼的特性，其产生的撬杠作用使钻头获得很大的径向作用力(远远大于钟摆力)来切削下井壁，使其所形成的地层台阶变小；短钻铤就是普通的圆柱形钻铤，其中的“短”是相对钻铤标准公称长度而言，更准确地说，短钻铤的长度是在尽最大可能地获得钟摆力的前提下的长度；钻具稳定器也称扶正器，是一种中间直径大于两端直径的部件，用于在钻井过程中使钻具尽量位于井眼中心位置，由于存在该支点，在井斜存在的条件下，钻具稳定器的中段支点以下的钻具在重力分量的作用下，可使钻头始终有一个钟摆力。优选地，所述三棱钻铤的直棱部分的外接圆直径和所述钻具稳定器的中段的外接圆直径相同且均小于所述钻头直径2_。为了增大三棱钻铤的耐磨性，所述三棱钻铤的外棱表面镶崁有硬质合金齿。本专利技术的有益效果在于:本专利技术所述组合钻具将三棱钻铤和钻具稳定器相结合，并通过接入短钻铤连接三棱钻铤和钻具稳定器，构成了单稳钟摆钻具组合，实现本组合钻具在具有刚性满眼钻具功效的同时还有钟摆钻具的功效，在钻井过程中起到了稳中有降的功能特性，实现对井斜的削波作用，显著减小井斜曲线的锯齿波，大大降低井斜的累积增量，并且大锯齿波也被削小，井斜的最大值会大幅度降低，同时可获得良好的井眼轨迹，对降低井下复杂情况和井下钻具事故、以及在后期的抽采作业或其它作业等方面，都具有很大的实用价值；由于本专利技术所述钻具组合钻出的井眼的井斜增率低，所以在满足同等井斜指标的条件下，能够解放钻压，提闻钻井的机械钻速，达到降低钻井成本的目的。【附图说明】图1是本专利技术所述防斜打直组合钻具的主视结构示意图；图2是图1中的A-A剖视放大图；图3是不同钻具产生的井斜控制曲线比较示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步说明:如图1和图2所示，本专利技术所述用于钻井工程的防斜打直组合钻具包括钻头21、三棱钻铤31、短钻铤41和钻具稳定器51，三棱钻铤31为圆周均匀设置有三个直棱32且直棱32的长度与钻铤标准公称长度一致的钻铤，即直棱32的长度为9.15米或9.45米，三棱钻铤31的外棱34的表面镶崁有硬质合金齿35，短钻铤41为长度小于钻铤标准公称长度的圆柱形钻铤，三棱钻铤31的第一端与钻头21连接，三棱钻铤31的第二端与短钻铤41的第一端连接，短钻铤41的第二端与钻具稳定器51的第一端连接，三棱钻铤31的第二端连接段直径小于其直棱部分的外接圆直径，短钻铤41的整段直径相同，短钻铤41的直径、三棱钻铤31的第二端直径和钻具稳定器51的第一端直径相同，三棱钻铤31的直棱32的外接圆直径和钻具稳定器51的中段的外接圆直径相同且均小于钻头21的直径2_，此处钻头21的直径为其最大外边缘形成的直径。图2中还示出了三棱钻铤31中心的水眼33，以及与钻具稳定器51的第二端连接的钻铤61，钻铤61是传统钻具的一部分。如图1和图2所示，短钻铤41的长度应在预计的井斜范围内，根据力学分析计算，应满足钻具稳定器51下部(图1中的左方为钻井时的下方)的钻具除了三棱钻铤31上部的变径点处(即三棱钻铤31的中段与第二端相接处)与上井壁接触外，不存在任何与下井壁接触的点。将传统的刚性满眼钻具、钟摆钻具和本专利技术所述组合钻具在钻井过程中形成的锯齿波形的井斜控制曲线进行对比，如图3所示，图中的I代表钟摆钻具形成的井斜控制曲线，2代表刚性满眼钻具形成的井斜控制曲线，3代表本专利技术所述组合钻具形成的井斜控制曲线，O点表示参考原点，OA表示过首个地层软硬界面形成地层台阶的井段，BC表示过下个地层软硬界面形成地层台阶的井段。由图3可知，曲线I表示形成地层台阶段产生井斜增量较大，但继续钻进过程也会因钟摆力的作用而产生一个降斜量；曲线2表示刚性满眼特性使地层台阶处产生倾斜量较小，但继续钻进过程不会产生矫正量；曲线3表示地层台阶处产生倾斜量较小(刚性满眼特性)，而且继续钻进过程也会产生矫正量(钟摆钻具特性)。所以，曲线3综合了曲线I和曲线2的优点，克服了二者的缺点，最后形成的曲线的倾斜角度最小，从而证明了本专利技术所述组合钻具的显著优势。上述实施例只是本专利技术的较佳实施例，并不是对本专利技术技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本专利技术专利的权利保护范围内。【主权项】1.一种用于钻井工程的防斜打直组合钻具，包括钻头和钻具稳定器，其特征在于:还包括三棱钻铤和短钻铤，所述三棱钻铤为圆周均匀设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钻井工程的防斜打直组合钻具，包括钻头和钻具稳定器，其特征在于：还包括三棱钻铤和短钻铤，所述三棱钻铤为圆周均匀设置有三个直棱的钻铤，所述短钻铤为长度小于钻铤标准公称长度的圆柱形钻铤，所述三棱钻铤的第一端与所述钻头连接，所述三棱钻铤的第二端与所述短钻铤的第一端连接，所述短钻铤的第二端与所述钻具稳定器的第一端连接，所述三棱钻铤的第二端连接段直径小于其直棱部分的外接圆直径，所述短钻铤的整段直径相同，所述短钻铤的直径、所述三棱钻铤的第二端直径和所述钻具稳定器的第一端直径相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢长生，刘兆康，
申请(专利权)人：四川海沃石油工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51