大钻压防斜纠斜钻具组合的制作方法

本发明属于石油工程技术领域，涉及钻井设备，具体地说，涉及一种石油、天然气钻井作业中的井下钻具组合。

背景技术：

高陡地层直探井以及定向井直径段防斜打直问题一直是困扰钻井界的一个技术难题。随着钻探深度的不断增加，该问题变得愈加突出。目前提出的井斜控制工具包括常规钻具以及自动垂直钻井工具两大类。常规钻具主要包括塔式钻具、钟摆钻具、满眼钻具、偏轴钻具、偏重双心螺旋稳定器防斜钻具等，这些钻具也被称为“被动防斜工具”，但现场应用结果表明，这类钻具其降斜能力不能满足井深、复杂井及高陡构造与大倾角地层的要求，有的还要以牺牲钻压作为条件，严重阻碍了钻井速度的提高。自动垂直钻井工具主要有Schlumberger公司的Power V系统、BakerHughes Inteq公司的VertiTak系统、德国智能公司的ZEB系统等，这些系统应用效果较好，但在使用过程中的费用过高，且当地层高温高压时，其性能受到影响，推广应用也受到限制。因此，研发出经济实用、能够适应大钻压快速钻进且使用性能稳定的防斜纠斜钻具组合对油气资源的高效开发具有重要的意义。

公开号为CN 103742074 A的中国发明专利文献公开了一种防斜打快钻具组合，具体公开了以下技术特征：防斜打快钻具组合包括依次通过螺纹连接的钻头、偏心偏向杠杆结构短节、钻铤、扶正器。还公开了下述特征：偏心偏向杠杆结构短节，两端带有钻具扣，偏心偏向杠杆结构短节设有贯穿圆形孔道，贯穿圆形孔道、钻头及钻铤的轴线重合；偏心偏向杠杆结构短节一侧的壁厚、一侧的壁薄，壁厚部分与壁薄部分之间平滑过渡，偏心偏向杠杆结构短节壁薄的一侧、靠近钻铤的一端设置有翼肋。该发明专利通过偏心偏向杠杆结构短节强化钻头对下井壁的有效切削以及减小钻头轴线与铅垂线夹角交互作用，从而减小井斜的效果。该发明专利需要特殊设计的偏心偏向杠杆结构短节与钻头、钻铤及扶正器组合才能实现减小井斜的效果，增加了制造成本，且结果相对比较复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种结构简单、成本低的大钻压防斜纠斜钻具组合，利用该钻具组合可以实现给钻头施加强大的钟摆力以及促使钻头正切削面转向降斜方向，从而减小井斜或纠正井斜。

为了达到上述目的，本发明提供了一种大钻压防斜纠斜钻具组合，包括钻头、下部粗钻具、钻铤和扶正器，所述钻铤包括下部细钻铤、上部细钻铤、上部粗钻铤，钻头、下部粗钻具、下部细钻铤、扶正器、上部细钻铤、上部粗钻铤依次连接。

优选的，下部粗钻具、下部细钻铤、上部细钻铤、上部粗钻铤的长度、内径及外径根据现场井眼实际情况进行设计与调节。

优选的，上部粗钻铤的重量大于下部粗钻铤的重量。

优选的，下部粗钻具为钻铤或者其他钻具，下部粗钻具的外径大于下部细钻铤的外径，下部细钻铤的外径不小于现场井眼内最小钻铤的外径。

优选的，下部粗钻具的外径与钻头的直径配合。

优选的，上部粗钻铤的外径大于上部细钻铤的外径，上部细钻铤的外径不小于现场井眼内最小钻铤的外径。

优选的，扶正器的外径小于钻头的外径，并与钻头的直径配合。

优选的，钻头为满足钻井工程用钻头，扶正器为钻井用普通扶正器。

进一步的，在降斜趋势井眼内或增斜趋势井眼内钻进时，扶正器为支点，上部粗钻铤躺于下井壁，从而使得上部细钻铤中间下弓，底部上翘，下部细钻铤中间上弓，底部下垂，使钻头承受下部粗钻具钟摆力的同时，钻进方向指向降斜方向。

进一步的，在直井眼内钻进时，下部细钻铤、上部细钻铤发生弯曲，使所述钻具组合处于涡动状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的钻具组合结构简单，仅利用普通钻井工具组合而成，制作成本和使用成本相较于现有钻井工具低，性能稳定，使用过程不会为钻井作业带来其他方面的风险。

(2)本发明提供的钻具组合通过下部粗钻具、下部细钻铤、扶正器、上部细钻铤、上部粗钻铤构成的组合结构实现了给钻头施加强大的钟摆力以及促使钻头正切削面转向降斜方向两种防偏纠偏作用的有机统一，防斜纠斜效果极佳。

(3)本发明提供的钻具组合在钻压较大时防斜效果更加明显，可以释放钻压，并且性能不受井底条件影响，有利于钻井速度的提高。

(4)本发明提供的钻具组合不但可以用于纠偏，也可以正常用于直井眼钻进，应用范围较广。

附图说明

图1为本发明实施例大钻压防斜纠斜钻具组合的整体结构示意图。

图2为本发明实施例大钻压防斜纠斜钻具组合的工作状态一示意图。

图3为本发明实施例大钻压防斜纠斜钻具组合的工作状态二示意图。

1、钻头，2、下部粗钻具，3、下部细钻铤，4、扶正器，5、上部细钻铤，6、上部粗钻铤。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

参见图1，一种大钻压防斜纠斜钻具组合，包括依次连接的钻头1、下部粗钻具2、下部细钻铤3、扶正器4、上部细钻铤5、上部粗钻铤6。下部粗钻具、下部细钻铤、上部细钻铤、上部粗钻铤的长度、内径及外径根据现场井眼实际情况进行设计与调节。

使用时，钻头1位于井底，用于破岩钻进；下部粗钻具2、下部细钻铤3、扶正器4、上部细钻铤5、上部粗钻铤6组合在一起构成组合结构，用于改变钻头的受力状态及钻进方向，从而该改变钻进趋势；上部粗钻铤与其上部的钻具组合连接。

为了便于本发明上述钻具组合的拆装，作为优选设计，钻头1、下部粗钻具2、下部细钻铤3、扶正器4、上部细钻铤5、上部粗钻铤6之间依次通过螺纹连接。

在降斜趋势井眼内钻进时，为了使钻头沿着降斜方向钻进，对本发明上述钻具组合进行优选设计，上部粗钻铤的重量大于下部粗钻具的重量，在上部粗钻铤重量的作用下，下部粗钻具的上部向井眼高边倾斜，促使钻头沿着降斜方向钻进。

为了满足钻井工程的需要，便于钻具组合的使用，提高钻井速度，对本发明上述钻具组合进行优选设计，下部粗钻具为钻铤或者其他钻具，下部粗钻具的外径大于下部细钻铤的外径，下部细钻铤的外径不小于现场井眼内最小钻铤的外径。

为了满足钻井工程的需要，提高钻井速度，对本发明上述钻具组合进行优选设计，下部粗钻具的外径与钻头的直径配合。

为了满足钻井工程的需要，便于钻具组合的使用，提高钻井速度，对本发明上述钻具组合进行优选设计，上部粗钻铤的外径大于上部细钻铤的外径，上部细钻铤的外径不小于现场井眼内最小钻铤的外径。

为了满足钻井工程的需要，便于钻具组合的使用，提高钻井速度，对本发明上述钻具组合进行优选设计，扶正器的外径小于钻头的外径，并与钻头的直径配合。

本发明上述钻具组合，钻头为满足钻井工程用钻头，可采用钻井用普通钻头，也可采用其他特殊设计的钻头，只要满足钻井工程用即可。扶正器为钻井用普通扶正器，可以采用螺旋扶正器或者直棱扶正器。

上述钻具组合防斜纠斜机理为利用下部粗钻具给钻头施加强大的钟摆力以及促使钻头正切削面转向降斜方向来实现联合作用防斜纠斜。下面结合在不同井眼内钻井作业对本发明上述钻具组合的防斜纠偏进行说明。

实施例一：利用上述钻具组合在降斜趋势井眼内实施钻井作业，在钻进时，参见图2，扶正器4充当支点角色，作为支点使用，上部粗钻铤6躺于下井壁，从而使得上部细钻铤5中间下弓，底部上翘，下部细钻铤3中间上弓，底部下垂，使钻头1承受下部粗钻具2钟摆力的同时，钻进方向指向降斜方向，从而实现给钻头施加强大的钟摆力同时促使钻头正切削面转向降斜方向来联合作用防斜纠斜。

实施例二：利用上述钻具组合在增斜趋势井眼内实施钻井作业，在钻进时，参见图3，扶正器4充当支点角色，作为支点使用，上部粗钻铤6躺于下井壁，从而使得上部细钻铤5中间下弓，底部上翘，下部细钻铤3中间上弓，底部下垂，使钻头1承受下部粗钻具2钟摆力的同时，钻进方向指向降斜方向，从而实现给钻头施加强大的钟摆力同时促使钻头正切削面转向降斜方向来联合作用防斜纠斜。

实施例三：利用上述钻具组合在直井眼内实施钻井作业，在钻进时，下部细钻铤3、上部细钻铤5发生弯曲，使所述钻具组合处于涡动状态。钻井现场应用表明底部钻具组合涡动状态具有防斜打直作用，因此，在直井眼内作业，本发明上述钻具组合具有防斜打直效果。

上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。