[實(shí)用新型]控制隨鉆擴(kuò)眼時鉆柱橫向振動的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220177467.X
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN202745863U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬汝濤;王輝;任榮權(quán);賈濤;韓飛;朱英杰;紀(jì)友哲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;E21B47/18;E21B7/14;E21B28/00;E21B17/10
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及控制和監(jiān)測隨鉆擴(kuò)眼過程中產(chǎn)生的橫向振動，是一種控制隨鉆擴(kuò)眼時鉆柱橫向振動的裝置。?

背景技術(shù)

隨鉆擴(kuò)眼施工所用鉆具主要是領(lǐng)眼鉆頭和隨鉆擴(kuò)眼器，二者之間由領(lǐng)眼鉆柱相連。擴(kuò)眼過程常常伴隨劇烈的橫向振動，橫向振動一旦開始就很難終止。這種橫向振動難以從地面裝置監(jiān)測和控制。近些年來，研究人員才開始從優(yōu)化結(jié)構(gòu)的角度提出減小橫向振動的方法。?

與隨鉆擴(kuò)眼鉆柱橫向振動相關(guān)的研究成果主要集中在對領(lǐng)眼鉆柱橫向振動的測試和理論計(jì)算，只有少數(shù)研究者提出消除橫向振動的方法。Jones等人指出，過度的橫向振動，鉆柱粘滑常常伴隨擴(kuò)眼過程。Algu等人通過室內(nèi)試驗(yàn)證實(shí)，隨鉆擴(kuò)眼過程中擴(kuò)眼器會因劇烈橫向振動而損壞。Thomson等人改進(jìn)了PDC鉆頭和擴(kuò)眼器的布齒方法，使二者更好的相互匹配，試驗(yàn)表明，經(jīng)過優(yōu)化布齒的擴(kuò)眼鉆具組合橫向振動幅度減小，機(jī)械鉆速顯著提高。?

目前，對擴(kuò)眼過程中鉆柱橫向振動的監(jiān)測和控制兩個過程是相互獨(dú)立的。監(jiān)測過程能通過在擴(kuò)眼器上方或下方安裝測量儀器來實(shí)現(xiàn)，而控制橫向振動的方法則主要是改變鉆具局部結(jié)構(gòu)，或在鉆柱中增加穩(wěn)定器。監(jiān)測獲得橫向振動情況固然重要，然而測得數(shù)據(jù)卻不能及時用于指導(dǎo)鉆進(jìn)過程；常規(guī)控制橫向振動的方法只針對特定結(jié)構(gòu)的擴(kuò)眼鉆具，不具通用性；且不能及時了解鉆柱的工作狀態(tài)。?

中國專利公告號：CN1401878，提供了一種“自動垂直鉆具”。其技?術(shù)方案是：發(fā)電機(jī)、測量裝置、控制裝置均置于內(nèi)外管間的環(huán)狀腔體中，鉆具的上下端分別與鉆桿、鉆頭相連；鉆具被置于地表層之下。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在內(nèi)管的外壁上；定子通過機(jī)殼固定在外管的內(nèi)壁上。由三個磁懸浮式呈正交型配置的加速計(jì)構(gòu)成的測斜儀安裝在井下發(fā)電機(jī)的下方。由液壓傳感器、放大濾波電路構(gòu)成的測深裝置與鉆頭相鄰。由數(shù)據(jù)采集、信號放大濾波電路等組成的電子控制裝置與發(fā)電機(jī)輸出端相連；由液壓泵、電磁壓力比例閥等組成液壓控制裝置位于電子艙的下方；液壓泵與內(nèi)管相連接。它能自動測斜、糾斜；適用于鉆探行業(yè)。?

中國專利公告號：CN2431393，提供了一種“機(jī)電液一體化自動垂直鉆井工具”。能夠在井斜時,進(jìn)行自動探測傾斜情況,并使鉆頭上自動產(chǎn)生一個附加的降斜力。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：提供一種控制隨鉆擴(kuò)眼時鉆柱橫向振動的裝置，將隨鉆擴(kuò)眼鉆柱橫向振動監(jiān)測與控制有效結(jié)合，通過井下閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)眼鉆柱的有效扶正，提高擴(kuò)眼過程的穩(wěn)定性，保護(hù)擴(kuò)眼器和領(lǐng)眼鉆頭，并提高機(jī)械鉆速。?

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：控制隨鉆擴(kuò)眼時鉆柱橫向振動的裝置，包括測傳短節(jié)、擴(kuò)眼器、橫向振動控制短節(jié)和領(lǐng)眼鉆頭；其特征在于：測傳短節(jié)連接在擴(kuò)眼器的上端，橫向振動控制短節(jié)連接在擴(kuò)眼器的下端，在橫向振動控制短節(jié)的下端連接有一個領(lǐng)眼鉆頭；測傳短節(jié)的上端連接鉆桿或其他鉆具。?

所述的測傳短節(jié)主要由外殼、脈沖發(fā)生器、壓板、接線柱、雙向加速度計(jì)、排線和電池組成，測傳短節(jié)為圓柱體形有中心孔，測傳短節(jié)的上端和下端分別加工石油鉆桿標(biāo)準(zhǔn)螺紋，使得測傳短節(jié)能連接管柱上。在測傳短節(jié)中部外壁上有2～5個徑向矩形槽。其中一個徑向矩形槽中固?定有雙向加速度計(jì)，其它每個徑向矩形槽中固定有一個電池。徑向矩形槽之間有連通槽，連通槽中布置排線，排線包括傳輸電力線和傳輸信號線。在徑向矩形槽上的外端設(shè)有蓋板，通過螺栓將蓋板固定在殼體上。蓋板與外殼之間設(shè)有密封墊，以保證良好的密封效果。在外殼中心孔內(nèi)加工一個環(huán)形臺階。圓盤形的分流盤固定在外殼中心孔的環(huán)形臺階上；分流盤分流盤有中心孔，中心孔的周圍均勻分布有六個分流孔；脈沖發(fā)生器的上端固定在分流盤中心內(nèi)。安裝有雙向加速度計(jì)的徑向矩形槽底部側(cè)面加工一圓孔，在圓孔內(nèi)固定有接線柱。接線柱的內(nèi)端通過導(dǎo)線連接脈沖發(fā)生器，接線柱的外端通過導(dǎo)線連雙向加速度計(jì)。?

所述的脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號既向地面監(jiān)測工作站發(fā)送，也向橫向振動控制短節(jié)的井下微處理器發(fā)送。?

所述的橫向振動控制短節(jié)主要由心軸、上端軸承蓋、扶正套、執(zhí)行電池、井下微處理器、電磁閥、蓋板和扶正總成組成；心軸為圓柱體，加工有中心孔；心軸的頂端設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)鉆桿螺紋，與隨鉆擴(kuò)眼器下端螺紋相配合；心軸的尾端設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)鉆桿螺紋，與領(lǐng)眼鉆頭上端螺紋相配合。?