一种钻具及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种适用于充气钻井、电能及信号传输 的新型钻具。
【背景技术】
[0002] 从2000以来，在石油钻井行业中欠平衡钻井越来越受到重视。欠平衡钻井能让 钻井液等流体不进入或少进入产层，减少储层污染，提高产量，这尤其对我国低压、低渗、低 丰度油气藏来说尤为重要。此外欠平衡钻井能适当减少井筒内静液柱压力，减少井漏等工 程事故发生，能有效减轻钻井液的压持效应，进而提高机械钻速，快速优质完成钻井任务， 提高钻井公司、油田公司的经济效益。所以欠平衡钻井具有很大的优势和研发潜力。能够 实现欠平衡钻井的工艺很多，如变排量、变钻井液密度、变套压、变流道、钻井液充气以及空 气、泡沫钻井等。其中钻井液充气钻井相比较而言，首先不需要太多的设备和人力；其次是 起下钻过程中，钻井液内停止注气，静液柱会略高于地层压力，如果循环开始，循环产生的 动压就被循环时同时注气所减轻的液柱重量所抵消，从而实现循环时井底压力与泥浆静压 一致，使井底压力无论静止还是循环都基本相等，从而实现全过程的欠平衡，故该技术能用 于漏喷极窄、甚至零窗口的情况；最后一旦井下静液柱压力过小，出现井涌，停止注气之后 静液柱压力较快恢复，压住地层。所以充气钻井是欠平衡中比较有优势的一种。而对于现 有本体充气的模式，由于本体内有气泡，不能有效地传递水动力，会有两大致命缺点：（1) 井下动力钻具不能正常工作，钻柱内钻井液含气量越大，井下动力钻具扭矩越小；（2)常规 MWD(井下随钻测量仪器）无法正常工作，信号衰减大。
[0003] 最近出现一种新型双层钻具，此双层钻具的内外层之间无填充，在使用过程中通 过内外层之间的空隙注气，该技术相对于以前的技术有明显进步，但是还有以下缺点：（1) 结构复杂，费用昂贵；（2)现场使用发现外表强度不够，由于本体中空，在用液压大钳或者 液压猫头上、卸扣时，可能出现将钻具挤扁的情形。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于解决【背景技术】中存在的上述技术问题。
[0005] 本发明提供一种适用于充气钻井、电能及信号传输的新型钻具，所述钻具是通过 以下技术方案来实现。
[0006] 一种钻具，该钻具包括本体、以及公扣与母扣，其中所述本体上设置通路。
[0007] 进一步的，所述通路的数目为1~6个。
[0008] 进一步的，所述公扣与所述母扣采用单层螺纹连接并用橡胶垫密封，所述橡胶垫 上设有通孔；所述公扣与所述母扣在合扣后于所述通孔的内侧产生与所述通路以及所述通 孔连通的气路槽。
[0009] 进一步的，所述公扣与所述母扣采用台阶式双层螺纹连接；所述公扣与所述母扣 在合扣后于所述双层螺纹之间产生与所述通路连通的气路槽。
[0010] 进一步的，所述通路的两端设有加盖滤网的凹槽。
[0011] 进一步的，所述钻具可用于充气钻井。
[0012] 进一步的，所述气路槽中安设电连通的母扣用通电环与公扣用通电环，并且所述 母扣用通电环套接在所述公扣用通电环上；所述母扣用通电环连接经所述母扣与所述通路 穿出所述钻具的电线，内侧的所述通电环连接经所述公扣与所述通路穿出所述钻具的另一 电线。
[0013] 进一步的，所述母扣用通电环包括若干第一铜片以及使所述第一铜片间隔开的第 一橡胶，所述第一铜片上均设有第一接线柱，所述第一接线柱连接第一电路接头的一端，所 述第一电路接头的另一端连接所述电线；所述公扣用通电环包括若干第二铜片以及使所述 第二铜片间隔开的第二橡胶，所述第二铜片上均设有第二接线柱以及与所述第一铜片接触 的触头，所述第二接线柱连接第二电路接头的一端，所述第二电路接头的另一端连接所述 另一电线。
[0014] 进一步的，所述钻具可用于井下MWD供电以及信号传输。
[0015] 使用所述钻具进行井下MWD供电以及信号传输的方法，包括如下操作：
[0016] 利用气压将电缆从所述钻具的所述通路中穿出；
[0017] 在所述公扣中安放所述公扣用通电环，所述电缆借助所述公扣用通电环的所述第 一电路接头与所述公扣用通电环电连通；
[0018] 在所述母扣中安放母扣用通电环，所述缆线借助所述母扣用通电环的所述第二电 路接头与所述母扣用通电环电连通；
[0019] 在所述钻具与其它具有匹配的公母扣的钻具连接成钻柱时，所述钻具的所述母扣 用通电环套接在相邻所述钻具的所述公扣用通电环上，所述钻具的所述公扣用通电环套接 在相邻所述钻具的所述母扣用通电环上。
[0020] 本发明的有益效果在于，本发明提供的钻具结构简单，并且无论在何种情况下上 扣，无论钻具转动多少圈，钻具内部通路的通畅性都不会受到影响，从而能够简化使用过程 中的施工程序；并且本发明的钻具可借助通电环进行井下MWD供电以及信号传输。
【附图说明】
[0021] 图1示出本发明提供的具有第一组公母扣的钻具的结构示意图。
[0022] 图2示出本发明的钻具的本体的剖面示意图。
[0023] 图3示出合扣状态下第一组公母扣的左视分解立体图。
[0024] 图4示出图3所示的公母扣的右视分解立体图。
[0025] 图5示出图3所示的公母扣的前视分解图。
[0026] 图6示出图3中所示的公母扣沿线A-A剖切的剖面图。
[0027] 图7示出图6所示的圈B部分的放大图。
[0028] 图8示出图6所示的圈C部分的放大图。
[0029] 图9示出本发明提供的具有第二组公母扣的钻具的结构示意图。
[0030] 图10示出本发明的钻具的本体的剖面示意图。
[0031] 图11示出合扣状态下第二组公母扣的右视分解立体图。
[0032] 图12示出图11所示的第二组公母扣的前视分解图。
[0033] 图13示出图12中所示的本体沿线D-D剖切的剖面图。
[0034] 图14示出图13所示的圈E部分的放大图。
[0035] 图15示出图13所示的圈F部分的放大图。
[0036] 图16示意性示出展开的母扣用通电环的结构。
[0037] 图17示意性示出展开的公扣用通电环的结构。
[0038] 图18示出图16与图17所示的通电环在具有第一组公母扣的钻具中的示意图。
[0039] 图19示出图16与图17所示的通电环在具有第二组公母扣的钻具中的示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下文将结合具体实施例详细描述本发明。应当注意的是，下述实施例中描述的技 术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的 技术效果。
[0041] 下面将结合附图详细描述本发明的【具体实施方式】，需要说明的是，相同的附图标 记表示相同的零部件。
[0042] 实施例1
[0043] 如图1所示，本发明的钻具包括本体11以及相互匹配的第一公扣12与第一母扣 13,第一公扣12与第一母扣13分别位于本体11的两端。在使用时，所述钻具一端的第一 公扣12与第一公扣12端邻接的钻具（未示出）的母扣合扣后连接，同样地，所述钻具另一 端的第一母扣13与第一母扣13端邻接的钻具（未示出）的公扣合扣后连接，钻具之间如 此连接形成钻柱。
[0044] 如图2中所示，本体11上设置有至少一个通路111，通路111的数目优选为两个。
[0045] 以下将参照图3至图8描述第一公扣12与第一母扣13。为了便于描述，图3至图 6中仅示出本发明的钻具中具有公扣或母扣的一端。
[0046] 如图3至图8所示，第一公扣12与第一母扣13采用单层螺纹连接的方式合扣。就 密封形式而言，由于本发明的钻具下入钻井中的位置一般在Om~1000 m井段，通路111管 壁两边经受的是通路111的压力与钻具外部静压柱压力，压力较小，故可采用橡胶垫14密 封。更具体地说，第一公扣12外缘削去12mm，第一母扣13外缘伸出10mm，第一公母扣12、 13之间可采用3mm~5mm厚的橡胶垫以使公母扣12与13压紧后密封。
[0047] 此外，如图3与图4中所示，橡胶垫14上设有2~6个通孔141。在第一公扣12 与第一母扣13合扣时，第一公扣12的间隙Sll(参见图4与图7)与第一母扣13上的相应 间隙S12 (如图3中所示）形成通路槽，在第一公扣12与第一母扣13合扣的情况下，该通 路槽与通孔141以及通路111气体连通。由此，本体10在旋扣时，上下本体无需对准便可 使通路111连通。
[0048] 实施例2
[0049] 如图9所示，本发明的钻具包括本体11以及相互匹配的第二公扣16与第二母扣 17,第二公扣16与第二母扣17分别位于本体11的两端。在使用时，所述钻具一端的第二 公扣16与第二公扣16端邻接的钻具（未示出）的母扣合扣后连接，同样地，所述钻具另一 端的第二母扣17与第二母扣17端邻接的钻具（未示出）的公扣合扣后连接，钻具之间如 此连接形成钻柱。
[0050] 如图10中所示，本体11上设置有至少一个通路111，通路111的数目优选为两个。
[0051] 以下将参照图11至图15描述第二公扣16与第二母扣17。为了便于描述，图11 至图13中仅示出本发明的钻具中具有公扣或母扣的一端。
[0052] 如图11至图15中所示，第二公扣16与第二母扣17采用双螺纹连接的方式合 扣。具体地说，第二公扣16与第二母扣17的丝扣设置为台阶式的两部分，第二公扣16的 台阶式双螺纹之间的间隙S21 (如图14所示）与第二母扣17的台阶式双螺纹之间