一种径向水平旋转钻井用柔性钻杆的制作方法

本发明涉及径向水平井钻井技术领域，特别涉及一种径向水平旋转钻井用柔性钻杆。

背景技术：
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径向水平旋转钻井技术是近几年新兴的一种油田增产技术，该技术以常规钻井技术和高压水射流径向水平井钻井技术为基础，采用“机械+水力”联合作用破岩，能够以极小曲率半径从现有主井筒内径向钻入地层，在地层中的不同深度、不同方位钻出多个径向水平井眼。现有径向水平旋转钻井工艺中，通常利用测井绞车电缆将钻头、柔性钻杆、动力钻具等工具送入井下，柔性钻杆的主要功能是输送高压钻井液、传递钻压和扭矩，是地层钻进的关键零部件。但目前所用的柔性钻杆通常是橡胶管或不锈钢编织金属管，柔韧性好，但强度及耐磨性较差。由于径向水平井井眼直径小、导向器曲率大、井眼轨迹预测和控制困难，钻进过程中，钻杆在钻压、扭矩及摩阻的综合作用下反复弯折，工具上提时，又受到拉伸作用，极易引发钻杆变形、破损、拉扭断落及卡钻等问题，继而导致单趟钻进时间短，进尺少，单孔作业需多次下钻；此外，当钻杆损坏、导向轨道内留有残渣时还需起下油管管柱、检修工具，大大延长了钻井周期，提高了钻井费用及生产和安全问题发生的几率。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题是提供一种径向水平旋转钻井用柔性钻杆，该装置实现了强度高，柔韧性好，能够有效传递扭矩、钻压，承受拉压及扭转作用，完成钻井液循环，能顺利通过导向器，保证可靠的钻进方向，具有良好的耐磨、耐疲劳性，能够保证大曲率压、扭及拉伸作用下使用寿命长，有效避免钻杆损坏、断裂脱落及卡钻等井下复杂情况的发生，延长单次下钻钻进时间，减少起下钻次数，从而达到安全施工、缩短钻井周期、降低施工费用和提高施工效率的目的。克服了现有柔性钻杆强度及耐磨性差，使用寿命短的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种径向水平旋转钻井用柔性钻杆，包括钻杆上接头和钻杆下接头；钻杆上接头下端插接在中心管上端内部，钻杆下接头上端插接在中心管下端内部，中心管采用高压塑胶管，中心管外侧套装支撑管，支撑管采用不锈钢编织金属管，支撑管外侧套装有防磨套，防磨套由多个护套单节顺次连接而成，护套单节两端分别设计有圆形突出机构和圆形凹槽机构，一个护套单节的圆形突出机构嵌入相邻的另一个护套单节的圆形凹槽机构内并能够在该圆形凹槽机构内转动，相邻两个护套单节相邻端面之间设计有外大内小的间隙。

防磨套上端设计有防磨套上接头，防磨套上接头通过定位销钉固定在钻杆上接头上，定位销钉外侧设置销钉外套，销钉外套连接在钻杆上接头上。

防磨套下端设计防磨套下接头，防磨套下接头螺纹连接在钻杆下接头外壁上。

支撑管上端外侧套装支撑管上外套，钻杆上接头下端、中心管上端、支撑管上端、支撑管上外套通过液压扣压机扣压连接，支撑管下端外侧套装支撑管下外套，钻杆下接头上端、中心管下端、支撑管下端、支撑管下外套通过液压扣压机扣压连接。

本发明的有益效果是：本发明实现了强度高，柔韧性好，能够有效传递扭矩、钻压，承受拉压及扭转作用，完成钻井液循环，能顺利通过导向器，保证可靠的钻进方向，具有良好的耐磨、耐疲劳性，能够保证大曲率压、扭及拉伸作用下使用寿命长，有效避免钻杆损坏、断裂脱落及卡钻等井下复杂情况的发生，延长单次下钻钻进时间，减少起下钻次数，从而达到安全施工、缩短钻井周期、降低施工费用和提高施工效率的目的。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为圆形突出机构和圆形凹槽机构的结构示意图。

图3为相邻两个护套单节之间间隙的示意图。

图4为本发明使用示意图。

具体实施方式：

如图1、图2、图3所示，一种径向水平旋转钻井用柔性钻杆，包括钻杆上接头1和钻杆下接头11；钻杆上接头1下端插接在中心管8上端内部，钻杆下接头11上端插接在中心管8下端内部，三者相结合构成了该柔性钻杆的钻井液通路，用于输送高压钻井液，与其他工具相连接构成整个钻井系统的钻井液循环系统。中心管8采用高压塑胶管，中心管8外侧套装支撑管7，支撑管7采用不锈钢编织金属管，支撑管7对内保护中心管8，辅助承压，对外起到支撑护套的作用。支撑管7外侧套装有防磨套5，防磨套5由多个护套单节顺次连接而成，护套单节两端分别设计有圆形突出机构12和圆形凹槽机构13，一个护套单节的圆形突出机构12嵌入相邻的另一个护套单节的圆形凹槽机构13内并能够在该圆形凹槽机构13内转动，相邻两个护套单节相邻端面之间设计有外大内小的间隙。防磨套5具有较好的柔韧性，能够完成大曲率弯曲，顺利通过导向器。

防磨套5上端设计有防磨套上接头2，防磨套上接头2通过定位销钉3固定在钻杆上接头1上，定位销钉3外侧设置销钉外套4，销钉外套4连接在钻杆上接头1上。

防磨套5下端设计防磨套下接头10，防磨套下接头10螺纹连接在钻杆下接头11外壁上。

支撑管7上端外侧套装支撑管上外套6，钻杆上接头1下端、中心管8上端、支撑管7上端、支撑管上外套6通过液压扣压机扣压连接，支撑管7下端外侧套装支撑管下外套9，钻杆下接头11上端、中心管8下端、支撑管7下端、支撑管下外套9通过液压扣压机扣压连接。

上部钻具产生的钻压、扭矩可以通过钻杆上接头1传递到防磨套上接头2、防磨套5、防磨套下接头10、钻杆下接头11，继而传递给破岩钻头。在该设计中，钻进时产生的钻压、扭矩、磨损及工具上提时产生的拉伸作用均由防磨套5承担，避免内部的中心管8受到损坏，使得本发明强度更高，耐磨性更好。

径向水平旋转钻井现场施工时，导向器、锚定器等井下工具通过油管送入井下钻孔段，进行锚定、校深，调节钻孔深度到指定位置，重新锚定，对孔眼方位有要求时还需要下入定向仪器，定向，调整好钻孔方位后再锚定管柱。进行钻进施工时，柔性钻杆上端连接动力钻具等井下钻具，下端连接套管开窗铣头，整个工具串通过测井绞车电缆送入井下，柔性钻杆进入导向器后随导向器轨道发生弯曲，直至铣头方向由竖直转变为水平，铣头前端伸出导轨口，抵在套管内表面。此时，启动地面高压泵，泵出的高压钻井液进入井下工具内部，并转变为钻压和扭矩，柔性钻杆将钻压和扭矩传递至前方铣头处，铣头以一定钻压和转速磨铣套管，同时钻井液通过柔性钻杆内部流道输送至铣头处，冷却铣头，冲洗孔眼，并将磨铣产生的碎屑携带走，直至在套管上磨铣出窗口。将工具提出地面，更换地层钻进破岩钻头，重复刚才的工序，将破岩钻头送至已经磨铣好的孔眼处，开泵打压，进行机械破岩作业，并通过套管外固井水泥环进入地层，如图4所示。实际施工时，由于井下工况复杂，往往一趟下钻不能达到设计要求的进尺，需要多次起下钻，直至进尺达到设计长度，将工具提出地面，调整孔眼深度及方位，进行下一孔眼施工。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及径向水平井钻井技术领域，特别涉及一种径向水平旋转钻井用柔性钻杆。该装置的钻杆上接头下端插接在中心管上端内部，钻杆下接头上端插接在中心管下端内部，中心管采用高压塑胶管，中心管外侧套装支撑管，支撑管采用不锈钢编织金属管，支撑管外侧套装有防磨套，防磨套由多个护套单节顺次连接而成。本发明实现了强度高，柔韧性好，能够有效传递扭矩、钻压，承受拉压及扭转作用，完成钻井液循环，能顺利通过导向器，保证可靠的钻进方向，具有良好的耐磨、耐疲劳性，能够保证大曲率压、扭及拉伸作用下使用寿命长，有效避免钻杆损坏、断裂脱落及卡钻等井下复杂情况的发生。

技术研发人员：韩龙;施连海;朱忠伟;徐涛;杨帆;赵敏;刘平全;黄志强;张昕冉;李磊兵;胡可能;朱高磊;张秋阳;韩冬
受保护的技术使用者：中国石油集团长城钻探工程有限公司
技术研发日：2018.05.31
技术公布日：2018.11.16