一种自振送钻柔性钻井工具制造技术

本发明专利技术公开了本发明专利技术提出的一种自振送钻柔性钻井工具，涉及柔性钻井工具技术领域，主要包括柔性钻柱和自振短节。各部分之间采用万向传动机构进行连接以缩短整体钻具的刚性段长度，可满足小曲率半径导向钻井的需求。尤其是在滑动导向钻井过程中，自振短节可持续产生震动，使得井下钻柱产生蠕动而减轻滑动摩擦，有效避免粘附卡钻的发生，有利于钻压向钻头传递，提高钻井时效。提高钻井时效。提高钻井时效。

【技术实现步骤摘要】
一种自振送钻柔性钻井工具


[0001]本专利技术涉及柔性钻井工具
，具体涉及一种自振送钻柔性钻井工具。

技术介绍

[0002]在油气勘探领域，导向钻井技术的应用使得井眼可以根据预先设计的轨迹朝目的层深入钻进，这种技术使得井下工具组合需要完成定向、造斜、稳斜钻进、水平钻进等内容，可有效的针对薄油气藏进行开发，比传统的直井式勘探更有优势，比如，在石油、天然气开采中，通过导向钻井技术钻取分支井，在预先钻好的主井眼基础上，通过造斜、导向钻进可在不同井深或不同方位形成若干新的分支井眼，以此来增加油气藏泄油面积，不同井深油气藏还可分层开发。这样，通过导向钻井形成分支井眼，相当于增加了采油或采气的通道，能够显著提高油气藏的开发效率，达到提高开发效率的目的，提升经济效益。
[0003]但是，目前的导向钻井工具在钻进过程中会存在托压现象，特别是在造斜段，由于造斜段井眼本身是弯曲的，使得在钻压施加过程中没能施加到钻头上或加压效果变差，造成钻进过程遇卡或遇阻，导致钻进缓慢。进一步的，由于沿钻柱轴向施加的钻井动力效果变差，使得井下钻具与井壁之间的摩擦阻力对钻进的影响效果变得越来越显著，尤其是小曲率半径长井段更是如此，钻具与井壁之间的摩擦造成的额外扭矩与摩阻导致机械转速低甚至出现托压现象，严重影响钻进速度。因此，迫切需要一种工具或技术，缓解托压、降低钻柱磨阻，以提高加压效果，提升钻进时效。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]为了克服现有技术不足，现提出一种自振送钻柔性钻井工具，通过采用自振短节使井下钻柱产生持续性的轴向蠕动而减轻滑动摩擦，避免粘附卡钻的发生，有利于施加钻压，提高钻井时效。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术通过如下技术方案实现：本专利技术提出了一种自振送钻柔性钻井工具，包括：
[0008]柔性钻柱，所述柔性钻柱包括多个相互串接的万向传动短节；
[0009]以及至少一个自振短节，所述自振短节串接于所述柔性钻柱中，其包括脉冲模块和震荡模块，或者包括脉冲模块和伸缩模块的组合，其中所述脉冲模块能够在高压钻井流体通过时持续产生压力脉冲，所述压力脉冲作用于所述震荡模块而产生持续性的轴向震动或者作用于伸缩模块机构而产生持续性的轴向蠕动；
[0010]且，相邻所述万向传动短节之间、所述柔性钻柱与自振短节之间、所述脉冲模块与震荡模块或伸缩模块之间均通过万向传动机构进行连接，并通过弹性密封件及抗震自稳系统确保钻柱在震动过程中的密封性和稳定性。
[0011]进一步，所述自振短节的长度小于5倍钻头直径，且其与两端柔性钻井工具之间至少间隔一个所述万向传动短节；所述钻头至所述最上方的万向传动短节的轴线长度大于定
向井眼轨迹的预设长度。需要说明的是，所述脉冲模块包括可旋转的转子和定子，所述转子相对定子旋转，产生的周期性节流作用能实现水力脉冲；所述伸缩模块为水力活塞；所述震荡模块至少包括壳体、芯轴和弹片组，所述弹片组可以在壳体和芯轴相对运动时产生阻尼和推力以实现震荡。
[0012]进一步，所述脉冲模块包括脉冲上接头和脉冲下接头，所述脉冲上接头内部套装有由转轴和脉冲阀头共同构成的脉冲转动部，且所述脉冲转动部与所述脉冲上接头之间设有环状空隙。
[0013]进一步的，所述脉冲转动部由所述转轴与所述脉冲阀头通过螺纹连接组成，由于所述转轴与所述脉冲阀头均设置有台肩，当所述转轴与所述脉冲阀头连接固定时，所述台肩之间的间隔内至少可以设置一个叶片组及轴承组。所述叶片组为涡轮叶片组，可将高压钻井流体能量转化为机械能，带动所述脉冲转动部旋转。
[0014]所述脉冲下接头为一设置有阶梯状内、外台肩的空心圆柱体，其内部固定设置有脉冲阀座，所述脉冲阀座与所述脉冲阀头共同构成脉冲阀组，脉冲阀组工作时，所述脉冲转动部旋转而所述脉冲阀座固定不动。
[0015]进一步，所述脉冲阀头和所述脉冲阀座上均设置有相互连通的过流通道，所述过流通道可连通涡轮叶片流道和脉冲下接头的内部流道，使得高压钻井流体流经涡轮叶片流道做完功后，可继续向前流动进入内部流道空间；
[0016]且当所述转轴带动脉冲阀头旋转时，由于所述脉冲阀座固定不动，使得所述脉冲阀头相对于所述脉冲阀座旋转而产生过流通道截面的周期性变化，进而产生脉冲压力波。
[0017]进一步，所述转轴与所述脉冲上接头之间的空隙内还设置有上轴承组、下轴承组、调整环以及压紧垫环；
[0018]进一步，所述转轴为一端设置有螺纹，另一端设置有外台阶的圆柱体结构，所述外台阶可以一体成型也可以是一个通过螺纹与转轴连接的轴帽，当所述转轴与所述脉冲阀头螺纹连接时，所述脉冲阀头的上端面与所述转轴的外台阶之间的间隔能够压紧固定叶片组转子及上轴承组、下轴承组的轴承内圈；叶片组定子及上轴承组、下轴承组的的轴承外圈由调整环及压紧垫环压紧固定于所述脉冲下接头的内台肩与所述万向传动机构中的下连接接头之间，确保涡轮叶片组工作时，将高压钻井流体能量转化为机械能，带动所述脉冲转动部旋转而所述脉冲阀座固定不动。
[0019]进一步，所述脉冲阀组的摩擦面之间设置为耐磨材料或局部设置耐磨材料。
[0020]进一步，所述脉冲模块和所述震荡模块之间或者所述脉冲模块和所述伸缩模块之间通过万向传动机构进行连接，所述万向传动机构的自由活动角度大于 2
°
。
[0021]进一步，所述震荡模块包括芯轴、壳体、下接头和弹片组，其中所述芯轴设置有至少两级外台肩，由其中一级外台肩传递钻压至下接头；所述壳体内设置有与芯轴对应的至少两级内台肩，其中二级内台肩与所述芯轴下端弹片座之间的环空间隙内设置所述弹片组，所述弹片组可将脉冲压力波转化为弹性势能，进而产生轴向震动。
[0022]所述弹片座通过螺纹连接固定于所述芯轴的前端，并同所述芯轴一起插入到所述下接头内部与其内环空贴合。
[0023]所述芯轴、壳体上的两级台肩以及所述弹片座与所述下接头内环空之间均可相对滑动，滑动面之间均通过密封件进行密封。
[0024]所述壳体与所述下接头螺纹连接固定；在下放钻具过程中，下部钻具重量可通过所述下接头，由所述壳体传递至所述弹片组，此时所述弹片组被压缩蓄积势能后由所述弹片座通过所述芯轴继续向后传递。同理，在上提钻具过程中，来自后方的提拉力由所述芯轴通过所述弹片座传递至所述弹片组，此时所述弹片组同样被压缩蓄积势能后由所述壳体通过所述下接头继续向前传递。
[0025]所述下接头内部设置有喉口缩颈，当所述脉冲阀组工作时，所述喉口缩颈的承压面在压力脉冲的作用下产生周期性的轴向作用力，该作用力同时作用于所述喉口缩颈的承压面和所述弹片座的下表面，使得所述弹片组产生周期性的轴向位移。以此形成持续性的轴向震动。
[0026]进一步，所述伸缩模块包含活塞、缸体和送钻接头，所述活塞受脉冲压力波的作用在所述缸体内往复运动，其轴向位移可通过所述送钻接头向下传递使钻柱产生蠕动。
[0027]进一步的，所述缸体包括缸套上接头、缸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自振送钻柔性钻井工具，其特征在于：包括：柔性钻柱，所述柔性钻柱包括多个相互串接的万向传动短节(2)；以及至少一个自振短节(4)，所述自振短节(4)串接于所述柔性钻柱中；所述自振短节(4)包括脉冲模块(7)，或者所述自振短节(4)包括脉冲模块(7)和震荡模块(8)，或者所述自振短节(4)包括脉冲模块(7)和伸缩模块(25)；其中所述脉冲模块(7)能够在高压钻井流体通过时持续产生压力脉冲；所述压力脉冲作用于所述震荡模块(8)而产生持续性的轴向震动，或者作用于伸缩模块(25)机构而产生轴向蠕动；相邻所述万向传动短节(2)之间、所述万向传动短节(2)与自振短节(4)之间均通过万向传动机构(16)进行连接。2.根据权利要求1所述的一种自振送钻柔性钻井工具，其特征在于：所述自振短节(4)的长度小于5倍钻头直径，且其与两端柔性钻井工具之间至少间隔一个所述万向传动短节(2)；所述钻头至所述最上方的万向传动短节的轴线长度大于定向井眼轨迹的预设长度。3.根据权利要求1所述的一种自振送钻柔性钻井工具，其特征在于：所述脉冲模块(7)包括脉冲转动部；所述脉冲转动部由转轴(9)与脉冲阀头(12)通过螺纹连接组成，并且所述转轴(9)至少与一个叶片组及轴承组连接，所述叶片组为涡轮叶片组，可将高压钻井流体能量转化为机械能，带动所述脉冲转动部旋转；所述脉冲模块内部固定设置有脉冲阀座(20)，所述脉冲阀座(20)与所述脉冲阀头(12)共同构成脉冲阀组，脉冲阀组工作时，所述脉冲转动部旋转而所述脉冲阀座(20)固定不动。4.根据权利要求3所述的一种自振送钻柔性钻井工具，其特征在于：所述脉冲阀头(12)和所述脉冲阀座(20)上均设置有相互连通的过流通道，所述过流通道可连通涡轮叶片流道和脉冲下接头(11)的内部流道，使得高压钻井流体流经涡轮叶片流道做完功后，可继续向前流动进入内部流道空间；当所述转轴(9)带动脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：北京全地科技有限公司，
类型：发明
国别省市：