一种深海随钻下套管成井装备体系及其作业方法技术

本发明专利技术公开一种深海随钻下套管成井装备体系及其作业方法，涉及钻探设备技术领域，包括套管连接短节、送入工具、钢缆打捞器、重锤、坐落短节、张翼钻头和引导钻头。套管送入工具结构简化，只需旋转钻具，无需机械投球憋压、下压剪切等复杂动作；使用张翼钻头总成完成需要下套管井段的回转钻进施工，可以保证井眼符合设计深度、井眼形状比喷射成孔规则；可在完成套管置入后，不提钻直接进行下一开次井眼的钻进工作；技术可控，成本更低。投入重锤，可使张翼钻头中的刀翼打开，待张翼钻头完成预定的工作量后，将重锤打捞回收，使刀翼收回，通过刀翼的扩张和回收的循环，在不提钻更换钻头情况下完成两开次以上井眼的钻进工作，能够极大提高生产效率。生产效率。生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种深海随钻下套管成井装备体系及其作业方法


[0001]本专利技术涉及钻探设备
，特别是涉及一种深海随钻下套管成井装备体系及其作业方法。

技术介绍

[0002]随钻下套管是一种钻井技术，指在钻井过程中，逐步下放套管，使其与钻井管道连接起来，以保护井壁和地层，并确保井口的安全。随钻下套管技术可以及时的提高井口的安全性，减少地层流体外泄的风险，并保护井壁免受侵蚀和坍塌的影响。
[0003]目前深海钻井使用的随钻下套管技术主要是“喷射套管置入”这种方法。
[0004]喷射导管置入的技术特点是：表层套管与钻具组合为一个整体，钻具通过高压大排量泥浆冲击地层而非钻头的回转切削地层形成井眼，套管随着钻具边冲边下入井眼，待套管下放到计划位置时，停止泥浆的冲击，完成套管的置入。
[0005]在套管置入工作完成后，该套钻具组合还支持不提钻换钻具而进行下一开次井眼的钻进。主要是通过解锁套管与钻具上特殊的锁定机构，钻具即可脱离套管，使用回转钻进技术进行下一开次的井眼施工。
[0006]喷射导管置入的缺点是：1.极度依赖前期地层勘查参数，若参数有误，则实际喷射的井眼深度较计算深度会小的多；2.最大喷射深度受限，目前极限深度为＜90米；3.目前该技术被国外油服公司垄断，相关设备价格高昂。

技术实现思路

[0007]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种深海随钻下套管成井装备体系，进行随钻下套管作业，并可以完成两开次以上井眼的钻进工作，工作量和工作时间较常规扩孔钻头可减少50％，可极大提高生产效率。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]本专利技术提供一种深海随钻下套管成井装备体系，包括套管连接短节、送入工具、钢缆打捞器、重锤、坐落短节、张翼钻头和引导钻头；所述送入工具设置与所述套管连接短节内；所述送入工具的顶部与上方钻杆；所述套管连接短节的底部与套管相连接；所述张翼钻头的下端与所述引导钻头的上端相连接；所述张翼钻头的上端与所述坐落短节的下端相连接；所述坐落短节的上端与内平钻杆相连接；所述重锤设置于所述坐落短节和所述内平钻杆内部，所述重锤用于使所述张翼钻头上的刀翼张开；所述钢缆打捞器的上端与钢缆的一端相连接，所述钢缆打捞器底部用于与所述重锤的顶部相连接。
[0010]可选的，所述送入工具包括送入工具短节、送入工具本体、弹簧、滑动块、套管、驱动环和承套管重量销轴；所述送入工具短节的上部和下部的外壁上设置有螺纹，所述送入工具短节上部用于与上方钻杆相连接；所述送入工具短节下部用于与内平钻杆相连接；所述送入工具本体套在所述送入工具短节的中部；所述送入工具短节的中部外壁上位于所述送入工具本体内部设置有驱动环；所述送入工具本体内设置有滑动块；所述滑动块的上表
面与所述驱动环的下表面为相互配合斜面；所述滑动块远离所述驱动环的一侧设置有所述承套管重量销轴，且所述承套管重量销轴的远离所述滑动块的一端贯穿所述送入工具本体；所述承套管重量销轴与所述送入工具本体的内壁之间设置有所述弹簧；所述套管连接短节的内壁上设置有限位槽，所述承套管重量销轴的远离所述滑动块的一端与所述限位槽相匹配；
[0011]所述套管连接短节的底部与所述套管的顶部通过变径管连接。
[0012]可选的，所述张翼钻头包括壳体、刀翼、刀翼驱动推杆和弹性件；所述壳体为空心杆件；所述壳体的中下部沿周向设置有多个贯穿的通孔，所述壳体的中上部位于所述通孔上方设置有阶梯孔；所述通孔的顶部与所述刀翼的顶部转动连接；所述刀翼朝向所述壳体内部的一侧位于所述刀翼的中上部设置有导向槽，所述导向槽的下部为逐渐向所述壳体的中心延伸的斜面；所述刀翼驱动推杆的底部设置有横向延伸的推板；所述推板与所述导向槽相匹配；所述刀翼驱动推杆的中上部设置有限位环，所述刀翼驱动推杆上位于所述限位环下方与所述阶梯孔的底面之间设置有所述弹性件；所述壳体的顶部设置有用于与所述坐落短节相连接的第一内螺纹，所述壳体的底部设置有用于与所述引导钻头相连接的第二内螺纹。
[0013]可选的，所述壳体的外壁上位于所述通孔顶部设置有刀翼限位机构；所述刀翼限位机构包括限位板，所述限位板的顶部与所述壳体可拆卸连接，所述限位板的底部朝向所述壳体的一侧设置有限位斜面，所述刀翼张开后与所述限位斜面贴紧以限制所述刀翼的最大张开角度。
[0014]可选的，所述弹性件为螺旋弹簧。
[0015]可选的，所述坐落短节包括管体；所述管体的顶部设置有用于与所述内平钻杆相连接的第三内螺纹；所述管体的底部设置有用于与所述张翼钻头相连接的第一外螺纹；所述管体内中部设置有坐落台肩；所述管体内上部设置有弹卡台肩。
[0016]可选的，所述重锤包括打捞矛头、弹卡回收管、弹卡、坐落环和配重短节；所述配重短节顶部设置有所述坐落环；所述坐落环上方设置有所述弹卡回收管；所述弹卡回收管上方设置有所述打捞矛头；所述弹卡回收管的中下部沿周向设置有多个贯穿的弹卡孔，所述弹卡回收管内位于所述弹卡孔的底部与多个所述弹卡的一端转动连接，每个所述弹卡与一个所述弹卡孔相对应；所述弹卡回收管内位于所述弹卡孔的顶部与一弹性体的中部相连接；所述弹性体的端部与所述弹卡的另一端相接触，所述弹性体用于使所述弹卡的另一端伸出至所述弹卡孔外部。
[0017]可选的，所述弹性体为扭簧。
[0018]可选的，所述钢缆打捞器包括打捞器本体、回转单动机构和打捞钩；所述打捞器本体的顶部设置有所述回转单动机构；所述打捞器本体的下部设置有所述打捞钩；所述回转单动本体的顶部设置有连接部，所述连接部用于与所述钢缆相连接；所述打捞钩包括至少两个钩体，所述钩体的中部与所述打捞器本体转动连接；所述钩体的顶部之间设置有弹性复位件。
[0019]可选的，所述弹性复位件为螺旋弹簧。
[0020]本专利技术还公开一种基于上述的深海随钻下套管成井装备体系的作业方法，包括以下步骤：
[0021]第一步，自然状态下，张翼钻头不工作；张翼钻头由于推杆弹簧的作用，刀翼驱动推杆受向上的力，此时刀翼处于闭合状态；套管与钻具下放时，张翼钻头处于闭合状态；
[0022]第二步，钻具下放至海底泥面处，投入重锤开启张翼钻头刀翼；由于重锤的重量大于张翼钻头内部推杆弹簧的作用力，因此刀翼驱动推杆向下移动，刀翼被刀翼驱动推杆上的凸起推板推动处于开启状态；重锤位于坐落短节内，坐落环与坐落台肩相接触，由坐落台肩支撑坐落环，弹卡在扭簧的弹力下向外弹出，使弹卡与弹卡台肩相卡接，使重锤卡在坐落短节内，进而使张翼钻头中的刀翼保持张开状态；此状态为表层套管随钻下入时的张翼钻头工作状态，由于张翼钻头刀翼张开后最大外径大于套管外径，因此可以完成套管下入井段的井眼钻进工作；当进行此开次的钻进作业时，套管送入工具由于其结构特性而与套管始终处于锁定状态，带动套管随钻具的移动；
[0023]第三步，当完成套管下入井段的钻进工作后，打捞重锤，准备回收刀翼；张翼钻头完成预定的工作量后，从上部内平钻杆内投入钢缆打捞器，钢缆打捞器底部的打捞钩与重锤的打捞矛头结合；重锤矛头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深海随钻下套管成井装备体系，其特征在于，包括套管连接短节、送入工具、钢缆打捞器、重锤、坐落短节、张翼钻头和引导钻头；所述送入工具设置于所述套管连接短节内；所述送入工具的顶部与上方钻杆连接；所述套管连接短节的底部与套管相连接；所述张翼钻头的下端与所述引导钻头的上端相连接；所述张翼钻头的上端与所述坐落短节的下端相连接；所述坐落短节的上端与内平钻杆相连接；所述重锤设置于所述坐落短节和所述内平钻杆内部，所述重锤用于使所述张翼钻头上的刀翼张开；所述钢缆打捞器的上端与钢缆的一端相连接，所述钢缆打捞器底部用于与所述重锤的顶部相连接。2.根据权利要求1所述的深海随钻下套管成井装备体系，其特征在于，所述送入工具包括送入工具短节、送入工具本体、弹簧、滑动块、套管、驱动环和承套管重量销轴；所述送入工具短节的上部和下部的外壁上设置有螺纹，所述送入工具短节上部用于与上方钻杆相连接；所述送入工具短节下部用于与内平钻杆相连接；所述送入工具本体套在所述送入工具短节的中部；所述送入工具短节的中部外壁上位于所述送入工具本体内部设置有驱动环；所述送入工具本体内设置有滑动块；所述滑动块的上表面与所述驱动环的下表面为相互配合斜面；所述滑动块远离所述驱动环的一侧设置有所述承套管重量销轴，且所述承套管重量销轴的远离所述滑动块的一端贯穿所述送入工具本体；所述承套管重量销轴与所述送入工具本体的内壁之间设置有所述弹簧；所述套管连接短节的内壁上设置有限位槽，所述承套管重量销轴的远离所述滑动块的一端与所述限位槽相匹配；所述套管连接短节的底部与所述套管的顶部通过变径管连接。3.根据权利要求1所述的深海随钻下套管成井装备体系，其特征在于，所述张翼钻头包括壳体、刀翼、刀翼驱动推杆和弹性件；所述壳体为空心杆件；所述壳体的中下部沿周向设置有多个贯穿的通孔，所述壳体的中上部位于所述通孔上方设置有阶梯孔；所述通孔的顶部与所述刀翼的顶部转动连接；所述刀翼朝向所述壳体内部的一侧位于所述刀翼的中上部设置有导向槽，所述导向槽的下部为逐渐向所述壳体的中心延伸的斜面；所述刀翼驱动推杆的底部设置有横向延伸的推板；所述推板与所述导向槽相匹配；所述刀翼驱动推杆的中上部设置有限位环，所述刀翼驱动推杆上位于所述限位环下方与所述阶梯孔的底面之间设置有所述弹性件；所述壳体的顶部设置有用于与所述坐落短节相连接的第一内螺纹，所述壳体的底部设置有用于与所述引导钻头相连接的第二内螺纹。4.根据权利要求3所述的深海随钻下套管成井装备体系，其特征在于，所述壳体的外壁上位于所述通孔顶部设置有刀翼限位机构；所述刀翼限位机构包括限位板，所述限位板的顶部与所述壳体可拆卸连接，所述限位板的底部朝向所述壳体的一侧设置有限位斜面，所述刀翼张开后与所述限位斜面贴紧以限制所述刀翼的最大张开角度。5.根据权利要求3所述的深海随钻下套管成井装备体系，其特征在于，所述弹性件为螺旋弹簧。6.根据权利要求1所述的深海随钻下套管成井装备体系，其特征在于，所述坐落短节包括管体；所述管体的顶部设置有用于与所述内平钻杆相连接的第三内螺纹；所述管体的底部设置有用于与所述张翼钻头相连接的第一外螺纹；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦如雷，和国磊，冯起赠，刘晓林，高洁云，陈浩文，齐力强，许本冲，殷国乐，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，
类型：发明
国别省市：