用于直井快速钻进的防斜钻具组合及其钻进方法技术

本发明专利技术涉及一种用于直井快速钻进的防斜钻具组合及其钻进方法，钻具组合包括依次连接的钻头、井底钻井工具、第一钻铤、第一柔性短节、第一扶正器，第二钻铤、第二柔性短节、第二扶正器和上部钻柱组合。在存在井斜井眼内钻进时，上部钻柱组合躺于下井壁，第二扶正器为第一支点，第二柔性短节的中间下弓，使第二钻铤的上端贴近下井壁，第二钻铤的下端带动作为第二支点的第一扶正器的下端上翘，抬升第一柔性短节，使得第一柔性短节上弓，第一钻铤的上端靠近上井壁，从而使得钻头指向下井壁方向，发挥其降斜作用。在直井眼内钻进时，第一柔性短节、第二柔性短节发生弯曲，使防斜钻具组合整体处于涡动状态。本发明专利技术既能实现打直，又能适合直井快速钻进。合直井快速钻进。合直井快速钻进。

【技术实现步骤摘要】
用于直井快速钻进的防斜钻具组合及其钻进方法


[0001]本专利技术涉及一种石油、天然气钻井作业中的钻具组合，特别涉及一种用于直井快速钻进的防斜钻具组合；本专利技术还涉及一种用于直井快速钻进的防斜钻具组合的钻进方法，属于钻井设备及钻井工艺


技术介绍

[0002]直井是现在最常见的井型，直井如何打快、打直是钻井领域一直试图解决的问题，也是难题。目前提出的打直方法包括常规钻具以及自动垂直钻井工具两大类。常规钻具主要包括塔式钻具、钟摆钻具、满眼钻具、偏轴钻具、偏重双心螺旋稳定器防斜钻具等，这类钻具的降斜能力不能满足大井深、复杂井及高陡构造与大倾角地层的要求，甚至还要以牺牲钻压作为条件，难以实现防斜的同时打快。自动垂直钻井工具主要有Schlumberger公司的Power V系统、BakerHughes Inteq公司的VertiTak系统、德国智能公司的ZEB系统等，这些系统应用效果较好，但在使用过程中的费用过高，且当地层高温高压时，其性能受到影响，推广应用也受到限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、成本低的用于直井快速钻进的防斜钻具组合，利用该钻具组合可以实现给钻头施加强大的钟摆力以及促使钻头正切削面转向降斜方向，既实现打直的需要，又能适合直井快速钻进的需要。
[0004]为解决以上技术问题，本专利技术的一种用于直井快速钻进的防斜钻具组合，包括钻头、井底钻井工具、第一钻铤、第一柔性短节、第一扶正器，第二钻铤、第二柔性短节、第二扶正器和上部钻柱组合，所述钻头、井底钻井工具、第一钻铤、第一柔性短节、第一扶正器，第二钻铤、第二柔性短节、第二扶正器和上部钻柱组合自下而上依次连接。
[0005]作为本专利技术的优选方案，所述井底钻井工具的直径大于或等于第一钻铤的直径。
[0006]作为本专利技术的进一步优选方案，所述第一钻铤的长度为15
‑
25米、第一柔性短节的长度为2
‑
6米、所述第二钻铤长度为15
‑
25米，所述第二柔性短节长度为2
‑
6米。
[0007]作为本专利技术的进一步优选方案，所述第一扶正器和第二扶正器的外径均小于所述钻头的外径，并与钻头的外径相适配。
[0008]作为本专利技术的进一步优选方案，所述第一钻铤的直径大于第一柔性短节的直径，所述第二钻铤的直径大于第二柔性短节的直径。
[0009]作为本专利技术的进一步优选方案，所述钻头包括相互旋接的工具筒体和钻头本体，所述钻头本体的下端设有多个刀翼，所述刀翼之间分别设有脉冲喷嘴，各刀翼的保径面上均布有保径块，各刀翼保径面的切削侧壁分布有保径切削齿，所述保径切削齿高出保径块0.5
‑
5毫米。
[0010]作为本专利技术的进一步优选方案，所述工具筒体的中心流道上部设有筒体母扣，所述筒体母扣的下方设有筒体台阶孔，所述筒体台阶孔中安装有导流体，沿导流体的轴线设
有导流体中心孔，导流体中心孔中安装有向下延伸的芯轴，所述导流体的圆周上均匀分布有多个倾斜向下延伸的导流槽，各导流槽的两端均与工具筒体中心流道相贯通；导流体中心孔的上部及下部分别设导流体沉孔，所述芯轴通过轴承支撑在所述导流体沉孔中；所述导流体下方设有与工具筒体中心流道相适配的叶轮，所述叶轮固定在所述芯轴上；沿钻头本体的轴线设有钻头水腔，所述钻头水腔的下部设有钻头水腔台肩，所述钻头水腔台肩上安装有静阀盘，所述静阀盘的圆周上均匀分布有多个静盘过流槽，所述静阀盘的上端面中心设有静盘扶正沉孔，所述芯轴下端的扶正端插接在所述静盘扶正沉孔中且间隙配合；所述静阀盘的上方覆盖有动阀盘，所述动阀盘的圆周上均匀分布有多个动盘过流槽，所述动阀盘固定在所述芯轴上且与静阀盘之间留有间隙。
[0011]作为本专利技术的进一步优选方案，所述芯轴的上部设有芯轴卡簧槽一，所述芯轴卡簧槽一的下方设有芯轴螺纹一，所述芯轴螺纹一上旋接有芯轴螺母，所述芯轴螺母的底部压在芯轴上轴承上方，所述芯轴上轴承支撑在导流体上沉孔中，所述芯轴螺母的顶部抵靠在轴用挡圈一的下方，轴用挡圈一嵌于芯轴卡簧槽一中；所述导流体上沉孔的外周设有较浅的导流体台阶孔，所述芯轴的顶部覆盖有锥台形顶盖，所述锥台形顶盖的下端压在所述导流体顶部，所述锥台形顶盖下端口的内缘设有向下伸出的锥台形顶盖止口，所述锥台形顶盖止口嵌于所述导流体台阶孔中，所述锥台形顶盖的下部外缘与各导流槽的内缘相平齐；芯轴下轴承支撑在导流体下沉孔中，芯轴下轴承的底部支撑在下轴承盖上，所述下轴承盖的外圆周向上折弯且嵌于导流体下端面的U形环槽中且设有迷宫密封，所述下轴承盖的底部支撑在芯轴凸台的台肩上。
[0012]作为本专利技术的进一步优选方案，所述导流槽的旋向与所述叶轮的叶片倾斜方向相反，所述叶轮的叶片角度为35
°
。
[0013]相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：
⑴
本专利技术的防斜钻具组合结构简单，仅利用普通钻井工具组合而成，制作成本和使用成本相较于现有钻井工具低，性能稳定，使用过程不会为钻井作业带来其他方面的风险。
[0014]⑵
本专利技术的防斜钻具组合实现了给钻头施加强大的钟摆力以及促使钻头正切削面转向降斜方向两种防偏纠偏作用的有机统一，防斜纠斜效果极佳。
[0015]⑶
本专利技术的防斜钻具组合在钻压较大时防斜效果更加明显，可以释放钻压，并且性能不受井底条件影响，有利于钻井速度的提高。
[0016]⑷
本专利技术的防斜钻具组合不但可以用于纠偏，也可以正常用于直井眼钻进，应用范围较广。
[0017]⑸
本专利技术防斜钻具组合中的钻头，其保径切削齿高出保径块0.5
‑
5毫米可以强化钻头的侧向切削能力。当钻头受到相同大小的侧向力时，钻头对下井壁的切削能力较常规钻头有所增加，从而降斜作用有所增强。
[0018]⑹
本专利技术中的钻头可以使下方相应的脉冲喷嘴产生脉冲射流，可获得不同脉冲频率等特性，能够满足不同现场工况的需求，使用寿命长。
[0019]⑺
无需外部动力即可实现动阀盘上和静阀盘上的流动通道周期性的贯通或关闭，进而改变钻井液过流面积，将连续的钻井液射流调制为脉冲射流，直接通过脉冲喷嘴作用于地层。
[0020]本专利技术的另一个目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种用于直井快速
钻进的防斜钻具组合的钻进方法，可以实现给钻头施加强大的钟摆力以及促使钻头正切削面转向降斜方向，既实现打直的需要，又能适合直井快速钻进的需要。
[0021]为解决以上技术问题，本专利技术的一种用于直井快速钻进的防斜钻具组合的钻进方法，防斜钻具组合包括自下而上依次连接的钻头、井底钻井工具、第一钻铤、第一柔性短节、第一扶正器，第二钻铤、第二柔性短节、第二扶正器和上部钻柱组合，在存在井斜井眼内钻进时，上部钻柱组合躺于下井壁，以第二扶正器作为第一支点，第二柔性短节的中间下弓，使第二钻铤的上端贴近下井壁，第二钻铤的下端带动作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于直井快速钻进的防斜钻具组合，包括钻头，其特征在于：还包括井底钻井工具、第一钻铤、第一柔性短节、第一扶正器，第二钻铤、第二柔性短节、第二扶正器和上部钻柱组合，所述钻头、井底钻井工具、第一钻铤、第一柔性短节、第一扶正器，第二钻铤、第二柔性短节、第二扶正器和上部钻柱组合自下而上依次连接。2.根据权利要求1所述的用于直井快速钻进的防斜钻具组合，其特征在于：所述井底钻井工具的直径大于或等于第一钻铤的直径。3.根据权利要求1所述的用于直井快速钻进的防斜钻具组合，其特征在于：所述第一钻铤的长度为15
‑
25米、第一柔性短节的长度为2
‑
6米、所述第二钻铤长度为15
‑
25米，所述第二柔性短节长度为2
‑
6米。4.根据权利要求1所述的用于直井快速钻进的防斜钻具组合，其特征在于：所述第一扶正器和第二扶正器的外径均小于所述钻头的外径，并与钻头的外径相适配。5.根据权利要求1所述的用于直井快速钻进的防斜钻具组合，其特征在于：所述第一钻铤的直径大于第一柔性短节的直径，所述第二钻铤的直径大于第二柔性短节的直径。6.根据权利要求1所述的用于直井快速钻进的防斜钻具组合，其特征在于：所述钻头包括相互旋接的工具筒体和钻头本体，所述钻头本体的下端设有多个刀翼，所述刀翼之间分别设有脉冲喷嘴，各刀翼的保径面上均布有保径块，各刀翼保径面的切削侧壁分布有保径切削齿，所述保径切削齿高出保径块0.5
‑
5毫米。7.根据权利要求6所述的用于直井快速钻进的防斜钻具组合，其特征在于：所述工具筒体的中心流道上部设有筒体母扣，所述筒体母扣的下方设有筒体台阶孔，所述筒体台阶孔中安装有导流体，沿导流体的轴线设有导流体中心孔，导流体中心孔中安装有向下延伸的芯轴，所述导流体的圆周上均匀分布有多个倾斜向下延伸的导流槽，各导流槽的两端均与工具筒体中心流道相贯通；导流体中心孔的上部及下部分别设导流体沉孔，所述芯轴通过轴承支撑在所述导流体沉孔中；所述导流体下方设有与工具筒体中心流道相适配的叶轮，所述叶轮固定在所述芯轴上；沿钻头本体的轴线设有钻头水腔，所述钻头水腔的下部设有钻头水腔台肩，所述钻头水腔台肩上安装有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小元，刘永旺，周晓俊，王委，
申请(专利权)人：中石化华东石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：