一种浅层油气井的钻井装置及其钻井方法制造方法及图纸

一种浅层油气井的钻井装置，包括：机身主体、动力系统分别连接在机架上，底盘中部设通孔；驱动系统连接机身主体，驱动头连接钻杆上端；驱动系统沿机身主体往复运动，驱动头做旋转运动；卡盘、液压钳设置于机身主体的下部，液压钳设置于卡盘的上方。钻井方法：将斜井钻机用于浅层油气井的钻井；钻直井或直井水平井时将机身主体调整到与地面垂直的位置；钻斜直井或斜直水平井时将机身主体调整到与地面角度小于90

【技术实现步骤摘要】
一种浅层油气井的钻井装置及其钻井方法


[0001]本专利技术涉及石油开采
，具体涉及一种浅层石油、天然气（煤层气）井的钻井装置及其钻井方法，是一种既能打直井、斜直井，又能打直井、斜井水平井的综合性钻井方法及其装置。

技术介绍

[0002]随着人类对能源需求的不断增加和油气田开发的不断深入，许多浅层油气田都投入到勘探开发领域。常规油气井钻井设备和钻井技术对于浅层油气井而言，其适应性存在如下不足：1）钻井设备结构复杂、投资高；2）钻井工艺复杂、钻井成本高；3）对于浅层斜直井，施工难度增大，钻井成本增加；4）对于浅层水平井，除施工难度增大，钻井成本增加，其水平段的长度也会受到限制。
[0003]如图6所示，现有技术中的钻井装置，包括在井架7上部安装有滑轮天车6，动力系统绞车上缠绕的钢丝绳8，通过滑轮天车6带动滑轮悬吊系统5实现上提和下放功能；滑轮悬吊系统5下挂的钻杆4在安装在操作平台1之上的旋转动力系统2的带动下实现旋转功能；钻杆4下连接钻头，钻杆4带动钻头进行旋转钻进。当第一根钻杆钻进完成后，利用悬吊系统5提起钻杆4，并坐在吊卡3上，然后悬吊系统5吊起下一根钻杆4并与上一根钻杆4连接，用悬吊系统5提起钻杆4，移开吊卡3，继续进行钻井。重复以上操作，即可实现整个油气井的钻井目的。
[0004]目前，斜井钻机已经普遍用于矿山排水孔、电缆孔，城市、河流管道穿越施工，但现有技术中没有将斜井钻机应用于浅层油气井的钻井的技术先例，严重限制了斜井钻机的技术应用领域；而且现有技术中的斜井钻机用于浅层油气井的钻井，其现有结构尚存在一定不足，有待于进一步改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有常规钻井技术的不足，提出一种浅层油气井的钻井方法，它能使浅层油气井的钻井设备结构更简单、价格更低、钻井工艺更简化、钻井费用更少，最大程度上满足浅层油气直井、直井水平井、斜直井、斜直水平井的钻井技术要求。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种利用改进后的现有斜井钻机，实现打浅层油气井的钻井装置。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种浅层油气井的钻井装置，其特征在于：包括斜井钻机、卡盘，所述斜井钻机包括机架、动力系统、液压钳、底盘、钻杆、驱动系统、机身主体；所述机身主体活动地连接在所述机架上，所述动力系统固定设置在所述机架上；所述底盘中部设置一通孔，所述钻杆可以穿过所述通孔、由所述驱动系统驱动进行往复运动和旋转运动；
所述斜井钻机具有地层钻进功能，所述机身主体与地面的角度可根据钻井设计需求进行调整；所述驱动系统与所述机身主体连接，所述驱动系统上设有驱动头，所述钻杆的上端连接所述驱动头；所述驱动系统在所述动力系统驱动下，可沿着所述机身主体进行往复运动；所述驱动头可做旋转运动；所述卡盘、所述液压钳均设置于所述机身主体的下部，所述液压钳设置于所述卡盘的上方。
[0008]优选的，所述通孔的形状为椭圆形。
[0009]使用上述钻井装置的钻井方法，其特征在于：将斜井钻机用于浅层油气井的钻井；当需要钻直井或直井水平井时，将机身主体调整到与地面垂直的位置；当需要钻斜直井或斜直水平井时，按照钻井设计要求，将机身主体调整到与地面小于90
º
的倾斜位置；开始钻井时，将下端带有钻头的第一根钻杆连接到驱动头上，驱动头驱动钻杆旋转并推动钻杆向下运动；随着钻杆的不断向下钻进，钻井深度不断增加；当一根钻杆钻进完成后，上提钻杆，将钻杆坐在卡盘上，卡紧卡盘，卡盘承受钻杆的重量；卸开驱动头与钻杆的丝扣，再将下一根钻杆连接到驱动头上，并与坐在卡盘上的上一根钻杆连接，然后利用斜进钻机的拉力提起钻杆，松开卡盘，进行第二根钻杆的钻进；重复以上操作，可按钻井设计要求完成浅层油气井的直井、斜直井、直井水平井和斜井水平井的钻进工作；井眼钻进工作完成后，提出所有钻杆，按照钻进过程钻杆的下入程序，将油气井套管下入井中，完成整个钻井工作。
[0010]优选的，所述浅层油气井是指油气层埋藏深度小于500米的油气井。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将斜井钻机用于浅层油气井的钻井，是一种具有特大经济效益、社会效益的重大功能。斜井钻机的动力系统驱动了下端带有钻头的钻杆进行钻井工作，简化了常规钻机井架悬吊游动系统悬吊钻杆、驱动系统驱动钻杆转动的钻井工艺；并且在钻井初期，斜井钻机具有的推力功能可以提高钻井速度，在钻水平段过程中，斜进钻机的推力不但可以提高钻井速度，还可以增加水平段的钻井长度；特别是利用斜井钻机可以实现井口造斜的功能，可以钻进水平段更浅的油气井。
[0012]本专利技术相较于传统钻机，简化了传统石油钻机的机构，降低了制作和使用成本；结构简单紧凑，提高了钻井效率；既能打直井、斜直井，又能打直、斜井水平井；由于本专利技术钻井装置具备推力功能，故可打水平段更长的水平井；并且其具备的钻斜井水平井的功能，可使得更浅的油气层也可以用水平井来开发。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例一的打浅层直井的状态图；图2是本专利技术实施例一的打浅层直井水平井的状态图；图3是本专利技术实施例一的打浅层斜直井的状态图；图4是本专利技术实施例一的打浅层斜直水平井的状态图；图5是图1至4中的底盘结构示意图；图6是现有技术的钻井装置示意图。
[0014]图中的标记为：
1
‑
操作平台，2
‑
旋转动力系统，3
‑
吊卡，4
‑
钻杆，5
‑
悬吊系统，6
‑
天车，7
‑
井架，8
‑
绞缆，9
‑
绞车动力系统；10
‑
底盘，11
‑
卡盘，12
‑
液压钳，13
‑
驱动系统，14
‑
机身主体，15
‑
动力系统，16
‑
活塞杆，17
‑
机架，101
‑
通孔，131
‑
驱动头。
具体实施方式
[0015]下面结合说明书附图，对本专利技术的技术方案做进一步说明。
[0016]实施例一如图1至5所示，一种浅层油气井的钻井装置，包括斜井钻机、卡盘11，斜井钻机包括机架17、动力系统15、液压钳12、底盘10、钻杆4、驱动系统13、机身主体14；机身主体14分别活动地连接在底盘10、机架17上，动力系统15固定设置在机架17上；本专利技术所述斜井钻机，适应于钻垂直深度小于500米、井眼长度小于1000米的油气井；机身主体14的长度需要满足常规钻杆和常规套管的起下要求；卡盘11满足起下钻杆和套管技术要求；将液压钳12的口径加大，满足钻杆和套管技术要求。
[0017]底盘10中部设置椭圆形通孔101，钻杆4可以穿过椭圆形通孔101、由驱动系统13驱动进行往复运动和旋转运动；保障打斜井、斜直井时，机身主体14倾斜时钻杆4通过；斜井钻机具有地层钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅层油气井的钻井装置，其特征在于：包括斜井钻机、卡盘，所述斜井钻机包括机架、动力系统、液压钳、底盘、钻杆、驱动系统、机身主体；所述机身主体分别与所述底盘、所述机架活动连接，所述动力系统固定设置在所述机架上；所述底盘中部设置一通孔，所述钻杆可穿过所述通孔、由所述驱动系统驱动进行往复运动、旋转运动；所述斜井钻机具有地层钻进功能，所述机身主体与地面的角度可根据钻井设计需求进行调整；所述驱动系统与所述机身主体连接，所述驱动系统上设有驱动头，所述钻杆的上端连接所述驱动头；所述驱动系统在所述动力系统的驱动下，可沿着所述机身主体进行往复运动，所述驱动头可做旋转运动；所述卡盘、所述液压钳均设置于所述机身主体的下部，所述液压钳设置于所述卡盘的上方。2.如权利要求1所述的浅层油气井的钻井装置，其特征在于：所述通孔的形状为椭圆形。3.使用权利要求1或2所述的钻井装置的钻井方法，其特征在于：将斜井钻机用于浅层油气井的钻井；当需要钻直井或直井水平井时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树华，张拥民，朱继东，林杨，王雷雷，王文涛，刘金涛，崔凯悦，叶鹏飞，
申请(专利权)人：胜利油田隆迪石油技术装备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：