专利名称：一种偏心钻具组合防斜打快技术的制作方法
技术领域：
本发明是应用于旋转钻井工程中的一种防斜打快技术，采用偏心钻具组合，能够
在解放钻压的前提下有效控制井斜的增加。
背景技术：
井斜是钻井工程中普遍存在的技术难题，直接影响着钻井质量与速度，严重制约 着地下油气等资源的钻探与开采效率和效益。无论是直井，还是定向井或复杂结构井，都存 在井斜控制问题。在高陡构造等易斜地层钻井工程中，井斜问题依然十分严重。目前，国内 现场仍主要使用钟摆钻具组合控制井斜，在钻遇易斜地层时通常是以牺牲钻压甚至"轻压 吊打"来确保井斜控制质量，从而使快速钻进与防斜打直的矛盾更加突出。国外高技术公 司在旋转导向工具的基础上推出了自动垂直钻井系统，如Schlumberger公司的Power V系 统，BakerHughes Inteq公司的VertiTak系统，等等。然而，由于过高的技术服务价格及实 钻地层高温高压等技术因素的制约，这类高技术在我国尚难于推广应用。因此，国内迫切需 要一种经济有效的井斜控制技术，它既能突破传统的静力学防斜理论束缚与钻具组合类型 (如钟摆钻具组合等)，又不同于国外高昂的自动垂直钻井系统。
发明内容
本发明提供一种偏心钻具组合防斜打快技术。该偏心钻具组合包括一只钻头、一 个偏心控制器、一个普通稳定器及若干钻铤等组成。偏心控制器的偏心距根据井经扩大率 进行计算与确定；偏心控制器与普通稳定器的间距(钻铤长度)通过底部钻具组合分析程 序进行计算与确定，在其他参数确定的前提下，最优间距应力求使钻头增斜力趋于零或最 小值。钻头与偏心控制器的间距一般控制在0. 5m 1. 5m范围内，具体取值可通过BHA分 析程序进行计算与确定。 本发明通过上部满眼稳定器在下部偏心控制器处可以产生较大的使钻头降斜的 弯矩；呈螺旋状翼肋设置在所述的偏心控制器主体部的外周。如图2所示，与偏心距相对 的翼肋宽度要大于其他翼肋，以有利于减小磨损。偏心控制器随钻柱旋转一周，在不同的角 度上会产生不同的井斜力，有降斜力也有有增斜力，通过研发专用的BHA分析软件进行优 话调节两稳定器之间钻铤距离，使偏心控制器随钻柱旋转一周的过程中，钻头产生的增斜 力趋于最小，从而使钻头总体上受到降斜力，因此整个钻具组合可以起到降斜的效果。然 而，在钻井过程中使用普通稳定器，容易在稳定器与井眼之间产生较大的径向间隙，无法满 足BHA对于稳定器处径向间隙的基本要求；偏心控制器存在偏心结构，其一侧可以与井壁 保持良好接触，偏心距的存在可以有效抑制井眼扩大带来的影响。此外，偏心控制器的偏心 距会使钻铤弯曲从而使钻头偏离井眼轴线产生一个转角，偏心控制器在旋转时，带动具有 转角的钻头均匀切削井壁的四周，从而可以实现有效防斜。从而总体上实现防斜的功能。
带偏心控制器的BHA，由钻头、偏心控制器、普通稳定器及钻铤等结构单元构成。经 过优化稳定器偏心距以及个各跨距离后，既具有动力学防斜的效果，又具有弯矩降斜的功
3能。 一旦井眼井斜开始增加，在强烈抑制增斜的同时，强大的降斜力又可以起到有效降斜的 效果。
下面结合附图进一步详细说明本发明；
图1是偏心钻具组合位于井眼中的示意图；
图2是偏心控制器的横截面示意图； 图中1、全尺寸稳定武器2、偏心控制器3、钻头4、井壁
5、偏心控制器翼肋6、偏心距
具体实施例方式
在215.9mm(8 1/2inch)的井眼的钻井过程中出现了井斜，可采用本发明降斜，具 体步骤如下 (1)进入易斜地层，或发现井斜超标，将原有的钻具组合起钻，连接组合带有偏心 控制器的底部钻具组合，如图1所示215. 9mm钻头+0. 51m转换短节+215. 9mm偏心控制器 +5m短钻铤+215mm满眼稳定器+钻铤。将其下入井内。 (2)对底部组合施加与地层匹配的钻压，钻铤就会由于重力和钻压作用在偏心控 制器处产生很大的降斜弯矩，降斜弯矩可以转化为钻头强大的降斜力，从而使降低井眼斜 度，通过测斜仪器密切关注井斜变化。 (3)根据地层造斜程度及井斜角的变化趋势，可以调节钻压以便于在纠斜的同时， 快速钻进，如果纠斜速度很慢，可以减小钻压，快速纠斜；如果纠斜顺利可以加大钻压快速 钻进。
(4)钻出易斜层，达到需要的井斜后，起出偏心钻具组合，转换成其他钻具组合。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应 属于本发明保护的范围。
权利要求
本发明提供一种偏心钻具组合防斜打快技术。该偏心钻具组合包括一只钻头、一个偏心控制器、一个普通稳定器及若干钻铤等组成。
2. 如权利要求1所述的偏心控制器，其特征在于，两端为API标准螺纹， 一端为公扣，另 一端为母扣。该偏心控制器上端接钻铤，下端接转换接头或直接与钻头连接，内部为可流通 钻井液的圆形孔道。
3. 如权利要求2所述的偏心控制器，其特征在于，其外圆的圆心与所连接钻铤的圆心 不相一致，两者之间的偏心距根据井经扩大率进行设计。
4. 如权利要求2所述的偏心控制器，其特征在于，呈螺旋状翼肋设置在所述偏心控制 器主体部的外周。与偏心距相对的翼肋宽度要大于其他翼肋。
5. 如权利要求l所述的偏心钻具组合，偏心控制器与普通稳定器的间距(钻铤长度) 通过专门的底部钻具组合(Bottomhole Assembly,简称BHA)分析程序进行计算，并按防斜 力最大原则进行优化设计。
6. 如权利要求1所述的偏心钻具组合，钻头与偏心控制器的间距一般控制在0. 5m 2. 0m范围内，具体取值可通过上述BHA分析程序进行计算与确定。
全文摘要
本发明涉及油气钻井领域，提供一种偏心钻具组合防斜打快技术。该偏心钻具组合包括一只钻头、一个偏心控制器、一个普通稳定器及若干钻铤等组成。偏心控制器的偏心距根据井经扩大率进行确定；偏心控制器与普通稳定器的间距(钻铤长度)一般为4m～7m。钻头与偏心控制器的间距一般控制在0.5m～2.0m范围内，上述取值可通过基于钻柱力学的底部钻具组合(Bottomhole Assembly，简称BHA)分析程序进行计算与确定。这种偏心钻具组合在旋转钻进过程中能够产生较大的综合降斜弯矩和钻头降斜力，在钻遇易斜地层时，应用这项技术可实现防斜打快的理想目标。
文档编号E21B7/04GK101713279SQ20091021007
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者郑德帅, 高德利 申请人:中国石油大学(北京)