一种油气井下套管固井一体化工具的制作方法

本发明涉及一种地质勘探钻具领域的石油勘探井井下工具，具体涉及一种油气井下套管固井一体化工具。

背景技术：

1、油气井完钻后，需要下入套管，建立油气层与地面的采油气通道。由于井眼轨迹复杂、井径不规则、井下漏失、溢流、垮塌等问题，下套管过程中面临摩阻大、掉块多、卡套管、下入难度大等技术难题，导致完井周期延长，同时，由于完井井控措施较少，对于油气活跃储层，油气易上窜至井口，下套管及固井过程中存在重大安全风险。现有技术一般通过在套管串结构中以旋转引鞋替代普通浮鞋，通过旋转引鞋的旋转，引导套管通过复杂井段，但是，旋转引鞋不带有动力，下套管遇阻时，只有引鞋前端被动旋转，对解决复杂井段下套管遇阻效果有限，且下套管前要求通井，延长了完井作业时间，不能有效应对复杂结构井下套管固井难题；尤其是复杂结构油气井完钻井深度大，水平段长，偏移距大，下套管面临的难度变得越来越突出；复杂结构油气井完钻后，由于地层不稳定，易出现大肚子井段、井下掉块等问题，造成下套管遇阻，不能顺利下到位，造成井下复杂，延长完井周期，甚至弃井；因此，如何解决下套管、固井过程中的复杂问题，缩短完井时间，保证完井施工顺利，并实现降本成为亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种能够缩短复杂结构油气井完井时间，降低油气井下套管固井难度，提高完井安全系数的油气井下套管固井一体化工具。

2、为了解决上述技术问题，本发明的油气井下套管固井一体化工具，包括马达部分、衔接在马达部分下端的引导部分以及衔接在引导部分下端的传动部分；马达部分内具有定子以及与定子配套的转子，钻井液流过马达部分时能够在定子和转子的配合下提供动力，进而通过引导部分和传动部分将动力传导至下部，转子具有轴向通孔，转子的顶端设置有一个位于轴向通孔上方的破裂盘，通过内外压差使盘破裂破裂后，钻井液从转子的轴向通孔中流过时转子不再转动进而进行循环洗井和固井作业。

3、所述马达部分还包括有马达套管，所述定子固定安装在所述马达套管内，所述转子安置在定子中心并能够由钻井液驱动旋转。

4、所述引导部分包括引导套管以及安置在引导套管内的万向轴；所述万向轴的一端与马达部分的转子衔接，另外一端与传动部分衔接并能够向传动部分传递动力。

5、所述传动部分包括传动套管、安置在传动套管内的转动部件，所述转动部件与万向轴衔接并能够在万向轴的带动下旋转，从而将马达部分产生的动力传动到钻头/浮鞋。

6、所述转动部件包括通过轴承安装在传动套管内的转动组件、转动组件的轴向中心设置的中心流道以及用于贯通中心流道和引导套管内腔之间的侧部通道。

7、所述引导部分具有弯曲角度。

8、所述引导部分的弯曲角度为0.5-2.5°。

9、所述破裂盘为陶瓷材质。

10、本发明的优点是：

11、通过设置的马达部分、衔接在马达部分下端的引导部分以及衔接在引导部分下端的传动部分，由此可以通过压差带动马达部分的转子转动，提供动力，并通过引导部分将动力传递到传动部分，带动下部钻头/浮鞋转动，实现下套管过程中对前部复杂井段的划拨，起到下套管过程中的引导作用，实现复杂井段套管的通过下入，同时，通过在转子的顶端设置位于轴向通孔上方的破裂盘，由此通过内外压差使破裂盘破裂，钻井流体通过转子通孔循环，工具不再提供动力，转入固完井作业，此时，可以实现固井前的大排量循环洗井，保证固井质量，其结构设计合理，使其自带动力，可以有效节省完钻后的一趟通井作业，减少了完井时间，提高了完井安全系数，降低了整体钻完井成本。

技术特征：

1.一种油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：包括马达部分、衔接在马达部分下端的引导部分以及衔接在引导部分下端的传动部分；所述马达部分内具有定子（1）以及与定子配套的转子（2），钻井液流过所述马达部分时能够在定子和转子的配合下提供动力，进而通过所述引导部分和传动部分将动力传导至下部，所述转子（2）具有轴向通孔（3），所述转子（2）的顶端设置有一个位于轴向通孔（3）上方的破裂盘（4），通过内外压差使所述盘破裂破裂后，钻井液从转子的轴向通孔中流过时所述转子不再转动进而进行循环洗井和固井作业。

2.按照权利要求1所述的油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：所述马达部分还包括有马达套管（5），所述定子（1）固定安装在所述马达套管（5）内，所述转子（2）安置在定子中心并能够由钻井液驱动旋转。

3.按照权利要求2所述的油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：所述引导部分包括引导套管（6）以及安置在引导套管内的万向轴（7）；所述万向轴（7）的一端与马达部分的转子（2）衔接，另外一端与传动部分衔接并能够向传动部分传递动力。

4.按照权利要求3所述的油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：所述传动部分包括传动套管（8）、安置在传动套管内的转动部件，所述转动部件与万向轴（7）衔接并能够在万向轴的带动下旋转，从而将马达部分产生的动力传动到钻头/浮鞋。

5.按照权利要求4所述的油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：所述转动部件包括通过轴承安装在传动套管内的转动组件（9）、转动组件的轴向中心设置的中心流道（10）以及用于贯通中心流道和引导套管内腔之间的侧部通道（11）。

6.按照权利要求1、2、4或5所述的油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：所述引导部分具有弯曲角度。

7.按照权利要求6所述的油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：所述引导部分的弯曲角度为0.5-2.5°。

8.按照权利要求2、3、4或5所述的油气井下套管固井一体化工具，其特征在于：所述破裂盘（4）为陶瓷材质。

技术总结
本发明公开了一种油气井下套管固井一体化工具。它包括马达部分、衔接在马达部分下端的引导部分以及衔接在引导部分下端的传动部分；马达部分内具有定子以及与定子配套的转子，钻井液流过马达部分时能够在定子和转子的配合下提供动力，进而通过引导部分和传动部分将动力传导至下部，转子具有轴向通孔，转子的顶端设置有一个位于轴向通孔上方的破裂盘，通过内外压差使盘破裂破裂后，钻井液从转子的轴向通孔中流过时转子不再转动进而进行循环洗井和固井作业。优点是：其结构设计合理，使其自带动力，可以有效节省完钻后的一趟通井作业，减少了完井时间，提高了完井安全系数，降低了整体钻完井成本。

技术研发人员：李广国,曹建山,袁明进,朱智超,彭兴,朱贤清
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16