钻具组合和使用其进行钻井的方法与流程

文档序号:11062182阅读:4159来源:国知局
钻具组合和使用其进行钻井的方法与制造工艺

本发明涉及油气、矿山等技术领域,具体涉及一种用于水平井、大位移井的定向钻的钻具组合和使用其进行钻井的方法。



背景技术:

近二十年来,水平井技术由于其可提高油气单井产量、实现规模效益开发的优势而迅速发展起来,并在石油天然气勘探开发领域发挥了重要作用。

钻具组合的性能直接影响施工进度和井眼的质量。在水平井、大位移井钻井中,由于钻进产生的井眼曲率比起伏较大,造成钻柱在井眼中上提下放的摩阻扭矩变大。而且在钻具钻进过程中,钻柱长时间静止与井底接触,粘卡的风险增加,进而在钻进过程中频繁出现“托压”现象。

现有技术中,现场工程师依据井眼,并依靠加强短起与划眼等措施来改善井壁质量,尤其是发生“托压”现象时,通过短起活动钻具后,重新下入到井底并重新调整工具面来继续钻进,由此,影响钻井效率。



技术实现要素:

针对现有技术中所存在的上述技术问题,本发明提出了一种钻具组合和使用其进行钻井的方法。该钻具组合能有助于降低“托压”发生概率,有效提高定向钻井的效率。

根据本发明的一方面,提出了一种钻具组合,包括:

弯螺杆马达,

扶正器,扶正器的上端与弯螺杆马达的转子固定连接,

钻头,钻头的上端与扶正器的下端固定连接。

在一个实施例中,扶正器包括:

扶正器本体,

上接头,上接头设置在扶正器本体的上端用于与弯螺杆马达的转子固定连 接,

下接头,下接头设置在扶正器本体的下端用于与钻头固定连接,

楞条,楞条构造为设置在扶正器本体的外周壁上的凸出体,

抗摩擦片,设置在楞条的外周壁上和端壁上。

在一个实施例中,楞条在扶正器本体的外周壁上为螺旋线分布。

在一个实施例中,相邻的楞条之间的距离为2-4厘米。

在一个实施例中,在楞条上设置有轴向的槽。

在一个实施例中,在楞条的周向上设置4-6个槽,且槽在周向上均匀。

根据本发明的另一方面,提出一种使用上述钻具组合进行钻井的方法,包括以下步骤:

步骤一:装配钻具组合,从上到下将钻杆、随钻测量仪器、弯螺杆马达、扶正器、钻头依次连接,其中,扶正器与弯螺杆马达的转子固定连接,

步骤二:将装配好的钻具组合与钻机连接,并被下入到井眼中,

步骤三:钻进,

步骤四:划眼,

步骤五:将钻具组合通过钻机提出井眼,

步骤六:拆卸钻具组合。

在一个实施例中,在步骤三中,采用滑动式钻进,使钻头和扶正器在弯螺杆马达带动下旋转。

在一个实施例中,在步骤三中,采用复合式钻进,使钻机带动钻具组合旋转,同时,使弯螺杆马达带动扶正器和钻头旋转。

在一个实施例中,钻机输出的旋转速度为30-50转每分钟,弯螺杆马达输出的旋转速度为120-200转每分钟。

与现有技术相比,本发明的优点在于,通过将扶正器设置在弯螺杆马达的转子上,使得扶正器能随着弯螺杆马达的转子一起旋转,则扶正器不仅起到支点作用,还具有侧向切削能力,以达到修整井壁的功能。同时,旋转的扶正器可以搅动岩屑,减小岩屑在井底的沉积,改善井底的清洁程度,进而减小“托压”发生概率,有效提高定向钻井的效率。另外,该钻具组合结构简单,可靠性高。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述,在图中:

图1显示了根据本发明的实施例的钻具组合的结构图;

图2显示了根据本发明的实施例的扶正器的结构图;

图3显示了来自图2的扶正器的左视图;

在附图中,相同的部件使用相同的附图标记,附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1详细显示了根据本发明的实施例的钻具组合100的结构图。如图1所示,钻具组合100包括弯螺杆马达1、扶正器2和钻头3。其中,扶正器2的上端与弯螺杆马达1的转子固定连接,以在弯螺杆马达1的转子带动下一起旋转,从而起到修整井壁的作用。钻头3的上端与扶正器2的下端固定连接,以跟随弯螺杆马达1的转子转动,从而切屑地层。

由此,通过将扶正器2设置在弯螺杆马达1的转子上,使得扶正器2能随着弯螺杆马达1的转子一同旋转,则使得扶正器2不仅起到支点作用,还具有侧向切削能力,以达到修整井壁的功能。同时,旋转的扶正器2可以搅动钻具组合100与井壁间的流体的作用,可将钻井产生的岩屑等固相搅动起来并被钻井液带走,减小岩屑在井底的沉积,改善井底的清洁程度,进而减小“托压”发生概率,有效提高定向钻井的效率。另外,该钻具组合结构简单,可靠性高。

根据本发明的一个实施例,如图2、3所示,扶正器2包括扶正器本体21、上接头22、下接头23、楞条24和抗摩擦片25。其中,扶正器本体21构造为管状的中空结构。上接头22设置在扶正器本体21的上端,以用于与弯螺杆马达1的转子固定连接。例如,上接头22可构造为公螺纹,以与构造在弯螺杆马达1的转子上的母螺纹连接,通过这种结构形式实现了扶正器2与弯螺杆马达1的固定连接,同时这种连接方式简单,有利于快速更换。下接头23设置在扶正器本体21的下端,用于与钻头3固定连接。优选地,下接头23上可以设置母螺纹,以与钻头3上的公螺纹固定连接。这种连接方式结构简单,易于实现。

楞条24构造为设置在扶正器本体21的外周壁上的凸出体,以用于在钻具组合100钻进过程中,起到扶正作用。同时,扶正器2还需要在弯螺杆马达1带动下旋转,以切削修整井壁。为了提高扶正器2的切削能力和使用寿命,优选地, 楞条24由硬质合金制造。例如,楞条24由碳化钨硬质合金制造。而为了进一步增加楞条24的耐摩擦性能,提高切削岩土的能力,在楞条24还设置有抗摩擦片25。抗摩擦片25以镶嵌的方式设置在楞条24的外周壁上和端壁上。例如,楞条24的端壁可以构造为斜面状。

在一个优选的实施例中,楞条24在扶正器本体21的外周壁上为螺旋线分布。这种设置简单,易于实现。同时,这种设置有利于扶正器2在地层井眼中进行旋进运动。进一步优选地,相邻的楞条24之间的距离为2-4厘米。需要说明地是,此处所述的楞条24之间的距离为垂线距离。通过这种设置可以减小楞条24与地层的接触面积,减小了磨削过程中的扭振强度,从而确保扶正器2在井眼中更顺利地前进。

在一个优选的实施例中,在楞条24上设置有槽26,槽26沿扶正器2的轴向分布。并且,在楞条24的周向上设置4-6个槽,同时,槽26在周向上均匀。通过这种设置进一步地提高了扶正器2的井壁修整功能,有助于提高井壁光滑度。

钻具组合100还包括设置在弯螺杆马达1的上端的随钻测量仪器4,以及设置在随钻测量仪器4上端的钻杆5。需要说明地是,钻具组合100还包括一些其他的部件和结构,而这些部件和结构是本领域技术人员所熟知的,在此略去详细描述。

下面根据图1-3详细论述使用上述钻具组合100进行钻井的方法。钻井方法包括以下步骤:

首先,装配钻具组合100。也就是,从上到下依次将钻杆5、随钻测量仪器4、弯螺杆马达1、扶正器2、钻头3连接。

接着,将装配好的钻具组合100与钻机连接,并被下入到井眼中。

再次,按照设计井眼轨迹进行钻进操作。在钻进过程中,具有两种钻井方式:滑动钻进和复合钻进。在实际施工过程中,可确定两种钻井方式的比例来实现井眼轨迹控制。

其中,滑动钻进是指弯螺杆马达1及其上部的钻杆5、随钻测量仪器4不进行旋转,只有钻头3和扶正器2在弯螺杆马达1的转子的带动下旋转。此时,扶正器2可以与钻头3一起转动,在起到支点作用的同时,还可以起到修整井壁的作用。现有常规定向钻进产生的井眼质量较差,因而每钻完一段后即需花费较长的时间进行划眼作业来修整井壁。通过上述可旋转的靠近钻头3的扶正器2,便 能实现在钻进过程中对井壁进行修整作业,以减小了单独的划眼作业频率,从而提高了钻井效率。同时旋转的扶正器2还具有搅动钻具组合100与井壁间流体的作用,可将钻井产生的岩屑等固相搅动起来并被钻井液带走,有利于清洁井底,对钻井安全也具有积极作用。

其中,复合钻进是指钻具组合100全部旋转以进行钻进的工作方式。弯螺杆马达1以及其以上的钻杆5和随钻测量仪器4在钻机的带动下以较低速度旋转。扶正器2和钻头3在弯螺杆马达1的转子带动下以较高速度旋转。例如,弯螺杆马达1的输出转速可为120-200转/分钟之间。而钻机的输出转速在为30-50转/分钟。在复合钻进过程中,钻具组合100具有可旋转扶正器2,其修整井壁的功能进一步改善了复合钻进形成井眼的质量。

又次,进行划眼作业。也就是,在钻完一段井眼后,通过上下活动钻具组合100,将井壁的不规则棱角等进行修整,提高井眼的光滑度。具有上述结构的钻具组合100在划眼过程中具有更高的修整效率和质量。同时,扶正器2切削岩石相对钻头3切削岩石更温和,形成的井壁更光滑,因而划眼效率也比采用传统定向钻具组合更高。

还有,在完成钻井作业后由钻机将钻具组合100起出井眼。

最后,拆卸钻具组合100,以将各部件放置在井场管架等规定场所。

以上所述仅为本发明的优选实施方式,但本发明保护范围并不局限于此,任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内,可容易地进行改变或变化,而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

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