随钻振动钻杆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种随钻振动钻杆，包括中心管组合体和外筒组合体，中心管上部形成上接头，且自上接头向下形成外围尺寸依次减小的第1～4级阶梯结构；所述外筒组合体套接在所述中心管组合体外；上筒体套接在所述第1～2阶梯结构外；承拉体设置在中筒体内侧并通过螺纹套接在第3阶梯结构处，且其长度与该处长度相同；在中筒体内侧靠近中部处形成有一凸台，在承拉体的相应位置处形成有一凹陷，该凹陷的长度大于凸台的长度；在中筒体下部内侧和第4阶梯结构之间设置有一碟簧组；在中心管下端设置有一活塞，该活塞的上端与中心管的下端螺纹连接；碟簧组通过承拉体的下端定位并受活塞上端面挤压预紧。该装置可减小钻进过程中的钻压损失。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田钻井作业钻杆，特别是涉及一种随钻振动钻杆。
技术介绍
水平井钻井技术是提高油田的采收率、降低开采费用的一项综合性技术，然而在水平井钻井过程中，钻柱与井壁间常存在着接触压力，这样就会在钻柱上施加轴向阻力和旋转扭矩，使得轴向摩擦阻力增加、旋转扭矩增大。尤其在大位移水平井钻井中，由于其具有长水平位移段大井斜角及长裸眼稳斜段的特点，因此存在较大的摩擦阻力。摩擦阻力的存在使得井下钻具组合的重力(钻压)不能有效传递到钻头，同时可能引发钻柱强度破坏而造成井下事故。目前生产中针对降低钻井摩擦阻力的问题主要是从钻井工艺优化以及钻井液优化两个方面加以解决，尚没有有效减小摩阻的钻井工具。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种减小钻具组合与井壁间的摩擦阻力、减少钻压损失的随钻振动钻杆。为此，本技术的技术方案如下:一种随钻振动钻杆，包括:由中心管和承拉体组成的中心管组合体和依次由上筒体、中筒体、下接头组成的外筒组合体，所述中心管上部形成上接头，且自上接头向下形成外围尺寸依次减小的第I 4级阶梯结构；所述外筒组合体套接在所述中心管组合体外，并能够相对于中心管组合体上下移动；所述上筒体套接在所述第I 2阶梯结构外；所述承拉体设置在所述中筒体内侧，并通过螺纹套接在所述第3阶梯结构处，且其长度与该处长度相同；在所述中筒体内侧靠近中部处形成有一凸台，在承拉体的相应位置处形成有一凹陷，所述凹陷的长度大于所述凸台的长度，所述凸台伸入所述凹陷处；在所述中筒体下部内侧和所述第4阶梯结构之间设置有一碟簧组；在所述中心管下端设置有一活塞，该活塞的上端与中心管的下端螺纹连接；所述碟簧组通过承拉体的下端定位，并同时受到活塞的上端面挤压预紧。优选的是，所述第2级阶梯结构处形成外六方结构，所述上筒体的内部结构与所述第2级阶梯结构的外部结构相适应。另外，在上筒体上端内侧和所述中心管之间设置有一刮泥器；所述活塞下端和所述下接头之间通过密封填料密封，以增加密封性；中筒体与上筒体和下接头分别螺纹连接；所述下接头的下端与一水压调节机构连接。本技术的随钻振动钻杆利用轴向振动这一性能，可以使井下动力钻具在大位移井的钻进中突破钻进深度的限制，能使附近的钻具组合产生小幅度的轴向振动，使钻具组合与井壁间的静摩擦变为动摩擦，从而显著减小摩擦阻力。该工具的应用可减小各种钻进过程中、特别是在使用井下动力钻具的水平钻进的过程中的钻压损失，同时减小因钻杆强度失效引发井下事故的风险。该装置在不增加地面设备能力的前提下，采用水力脉冲效应直接诱发机械振动，可以实现随钻振动，并通过上提或下放钻具实现振动的开闭。该装置结构简单，系统的可靠性和安全性高，制造和使用成本低。附图说明图1是本技术的随钻振动钻杆的剖面结构示意图；图2是沿图1中A-A方向的剖面结构示意图；图3是沿图1中B-B方向的剖面结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的随钻振动钻杆的结构进行详细说明。如图1-图3所示，该随钻振动钻杆包括:由中心管I和承拉体5组成的中心管组合体和依次由上筒体3、中筒体4、下接头9组成的外筒组合体。中心管I上部形成上接头，与上部钻具相连接。自上接头向下形成外围尺寸依次减小的第I 4级阶梯结构；外筒组合体套接在中心管组合体外，并能够相对于中心管组合体上下移动。上筒体3套接在所述第I 2阶梯结构外，承拉体5设置在中筒体4内侧，并通过螺纹套接在第3阶梯结构处，且其长度与该处长度相同。在中筒体4内侧靠近中部处形成有一凸台，在承拉体5的相应位置处形成有一凹陷，所述凹陷的长度大于所述凸台的长度，所述凸台伸入凹陷处。在中筒体4下部内侧和第4阶梯结构之间设置有一碟簧组6 ；在中心管I下端设置有一活塞7，该活塞7的上端与中心管I的下端螺纹连接。碟簧组6通过承拉体5的下端定位，并同时受到活塞7的上端面挤压预紧。中心管I的第2级阶梯结构处形成外六方结构，上筒体3的内部结构与第2级阶梯结构的外六方结构相适应，可以同时承受钻具拉力与扭矩。另外，在上筒体3上端内侧和中心管I之间设置有一刮泥器2，活塞7下端和下接头9之间通过密封填料密封，以增加密封性。承拉体5通过内螺纹连接在中心管I中部的外螺纹处,活塞7通过其上端的内螺纹与中心管I的下端外螺纹连接。中筒体4的上端内螺纹与上筒体3下端的外螺纹配合连接，下接头9上端的外螺纹与中筒体4下端的内螺纹相连接，下接头9下端内螺纹与水压调节机构相连接。碟簧组6预压安装于中心管I与中筒体4之间，并通过承拉体5的下端定位，同时受到活塞7的上端面挤压预紧。将适当的水压调节装置安装于下接头9上，水压调节装置的压力波动转化为作用于该振动钻杆的周期性载荷，使得该振动钻杆在承受扭矩的同时还能够轴向振动。该振动钻杆的动作原理如下:在入井过程中振动钻杆受到轴向拉力，中心筒I和承拉体5组成的中心管组合体与上筒体3、中筒体4和下接头9组成外筒组合体沿轴向产生相对移动。中筒体4上的凸台的下端面定位于承拉体5的下端面。振动钻杆的拉力经下接头9、中筒体4和碟簧组6最终传递给中心管I的上接头。当振动钻杆处于此拉伸状态时，由于承拉体5和中筒体4的限制，钻杆内部的压力波动无法使得该振动钻杆继续拉伸，从而该钻杆不振动。当把钻具完全下至井底时，该振动钻杆在钻压的推动下压缩，承拉体5的上端面与上筒体3的下端面贴合，此时由于活塞受到的压力不足以平衡上部钻柱压力，因此该振动钻杆仍不振动。当把钻具完全下至井底后上提一段距离(上提高度与该振动钻杆的设计参数有关)时，承拉体5的上下端面均与外筒组合体分离，此时的弹簧基本处于初始预压缩状态。该装置的使用方法如下:将该振动钻杆下面连接适当的水压调节装置，并一起连接在钻具适当位置，然后将钻具组合下入井底，再上提钻具一定高度，钻杆便开始振动。由于该振动钻杆下面连接有适当的水压调节装置，水压调节装置的目的主要是通过周期性改变水眼的过流截面积，从而使钻杆内部产生周期性的压力波动。当钻杆内压力升高时，活塞7受压并推动中心管I上行，压力同时推动下接头9下行，碟簧组6受到压缩；当钻杆内压力恢复，碟簧组6推动活塞7下行并推动下接头9上行。振动钻杆内一次压力升降使钻杆产生一次拉长收缩，即一个振动周期。振动钻杆在周期性压力波动的作用下产生周期性的轴向振动，从而使得与该振动钻杆连接的其它钻井工具产生轴向振动。钻具在井眼产生的纵向振动使钻具在井下的静摩擦变成动摩擦，这样摩擦阻力就大大降低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻振动钻杆，其特征在于：包括由中心管（1）和承拉体（5）组成的中心管组合体和依次由上筒体（3）、中筒体（4）、下接头（9）组成的外筒组合体，所述中心管（1）上部形成上接头，且自上接头向下形成外围尺寸依次减小的第1～4级阶梯结构；所述外筒组合体套接在所述中心管组合体外，并能够相对于中心管组合体上下移动；所述上筒体（3）套接在所述第1～2阶梯结构外；所述承拉体（5）设置在所述中筒体（4）内侧，并通过螺纹套接在所述第3阶梯结构处，且其长度与该处长度相同；在所述中筒体（4）内侧靠近中部处形成有一凸台，在承拉体（5）的相应位置处形成有一凹陷，所述凹陷的长度大于所述凸台的长度，所述凸台伸入所述凹陷处；在所述中筒体（4）下部内侧和所述第4阶梯结构之间设置有一碟簧组（6）；在所述中心管（1）下端设置有一活塞（7），该活塞（7）的上端与中心管（1）的下端螺纹连接；所述碟簧组（6）通过承拉体（5）的下端定位，并同时受到活塞（7）的上端面挤压预紧。

【技术特征摘要】
1.一种随钻振动钻杆，其特征在于:包括由中心管(I)和承拉体(5)组成的中心管组合体和依次由上筒体(3)、中筒体(4)、下接头(9)组成的外筒组合体，所述中心管(I)上部形成上接头，且自上接头向下形成外围尺寸依次减小的第I 4级阶梯结构；所述外筒组合体套接在所述中心管组合体外，并能够相对于中心管组合体上下移动；所述上筒体(3)套接在所述第I 2阶梯结构外；所述承拉体(5)设置在所述中筒体(4)内侧，并通过螺纹套接在所述第3阶梯结构处，且其长度与该处长度相同；在所述中筒体(4)内侧靠近中部处形成有一凸台，在承拉体(5)的相应位置处形成有一凹陷，所述凹陷的长度大于所述凸台的长度，所述凸台伸入所述凹陷处；在所述中筒体(4)下部内侧和所述第4阶梯结构之间设置有一碟簧组(6);在所述中心管(I)下端设置有一活塞(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯强，张文华，张永忠，李洪俊，于学良，辛秀琴，吴杰，张鑫，王瑶，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：