[發(fā)明專利]一種提高定向造斜段機(jī)械鉆速的裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310256216.X
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103291218A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝效華;敬俊
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B7/08
• 分類號: E21B7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可提高定向造斜段機(jī)械鉆速的定向造斜提速裝置及其使用方法。該裝置可有效保證鉆壓向鉆頭的傳遞，切斷轉(zhuǎn)盤扭矩向鉆頭的傳遞，實(shí)現(xiàn)定向造斜段的高效快速鉆進(jìn)。

背景技術(shù)

常規(guī)實(shí)施定向段造斜作業(yè)時，下入專用的彎動力鉆具，運(yùn)用滑動鉆進(jìn)方式完成井斜方位調(diào)整與造斜。為保證造斜的成功，采用彎動力鉆具時，將停掉轉(zhuǎn)盤動力，依靠動力鉆具驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)。此時由于轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)和井眼彎段的影響，鉆進(jìn)作業(yè)將面臨鉆具滑動摩阻大、鉆壓不能有效傳遞至鉆頭等問題，進(jìn)而導(dǎo)致整體機(jī)械鉆速慢、鉆井成本上升。

定向造斜提速裝置能夠切斷轉(zhuǎn)盤扭矩向鉆頭的傳遞，同時保證鉆壓向鉆頭的傳遞，解決常規(guī)定向造斜段鉆井作業(yè)時機(jī)械鉆速慢的問題。轉(zhuǎn)盤的正常轉(zhuǎn)動將緩解常規(guī)靜態(tài)鉆具通過井眼彎段時的大摩阻以及巖屑運(yùn)移等問題。該發(fā)明對推動定向造斜鉆井技術(shù)的發(fā)展、完善鉆井作業(yè)技術(shù)體系發(fā)揮重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：為解決常規(guī)定向造斜段作業(yè)時，鉆壓不能有效傳遞至鉆頭導(dǎo)致的機(jī)械鉆速慢等問題，提高定向造斜段整體鉆井效率和進(jìn)一步降低作業(yè)成本。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明特提供一種定向造斜提速裝置及其使用方法，所采用的技術(shù)方案是：定向造斜提速裝置由扭力調(diào)整短節(jié)、卡臂短節(jié)和消扭短節(jié)組成；扭力調(diào)整短節(jié)包括扭力短節(jié)殼體、圓柱銷、上傳動件、下傳動件、扭力鎖止件、球座、雙向推力球軸承、螺釘銷、卡銷、卡銷孔塞、卡銷彈簧、上復(fù)位彈簧、安裝接頭和安裝孔塞；圓柱銷一端與上傳動件采用過盈配合安裝，另一端安裝在扭力短節(jié)殼體的對應(yīng)圓柱銷安裝孔中；上傳動件和下傳動件為內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)，扭力鎖止件為外花鍵結(jié)構(gòu)并在上復(fù)位彈簧的作用下，實(shí)現(xiàn)對上傳動件與下傳動件的相對鎖止；下傳動件與上傳動件之間安裝有雙向推力球軸承；下傳動件內(nèi)部設(shè)有扭力鎖止件限位臺階和上復(fù)位彈簧安裝臺階，上端安裝有用以對扭力鎖止件進(jìn)行限位的卡銷組件，下端設(shè)有安裝槽，安裝接頭在對應(yīng)位置處設(shè)有安裝孔與安裝孔塞；卡銷組件包括卡銷、卡銷彈簧、卡銷孔塞；扭力鎖止件與球座通過螺釘銷實(shí)現(xiàn)安裝定位；下傳動件與安裝接頭之間安裝有雙向推力球軸承；卡臂短節(jié)包括心軸、心軸帽、導(dǎo)向滑塊、徑向卡臂、卡臂短節(jié)殼體、下復(fù)位彈簧、彈簧座、接頭短節(jié)和調(diào)整套；心軸帽通過螺紋與心軸連接，導(dǎo)向滑塊安裝在心軸上，通過心軸帽、調(diào)整套和心軸臺階實(shí)現(xiàn)定位；徑向卡臂通過梯形導(dǎo)向滑槽與導(dǎo)向滑塊連接并實(shí)現(xiàn)相對運(yùn)動；心軸下端安裝有彈簧，彈簧下端緊壓在彈簧座上；上接頭短節(jié)通過螺紋與卡臂短節(jié)殼體連接。消扭短節(jié)包括碟簧、墊片、推力球軸承、換向器外殼、換向器內(nèi)軸、滾珠、底封和下接頭短節(jié)和液力鎖止銷組件。液力鎖止銷組件包括封蓋、液動鎖銷、液力鎖止銷組件彈簧。換向器外殼通過螺紋與上接頭短節(jié)連接；碟簧、推力球軸承緊壓在換向器內(nèi)軸上。換向器內(nèi)軸與換向器外殼通過臺階實(shí)現(xiàn)安裝限位。消扭短節(jié)周向上均布有3個液力鎖止銷組件，液動鎖銷在液力鎖止銷組件彈簧回復(fù)力的作用下，伸入到換向器內(nèi)軸的對應(yīng)的鍵槽中。封蓋通過螺紋安裝在換向器外殼上，并開設(shè)有呼吸孔。底封通過螺紋安裝在換向器外殼下端。下接頭短節(jié)通過螺紋安裝在換向器內(nèi)軸上。換向器內(nèi)軸下端設(shè)有安裝槽，底封在對應(yīng)位置處設(shè)有安裝孔與安裝孔塞。

定向造斜提速裝置的使用方法，其特征是：開展定向段造斜作業(yè)時，將定向造斜提速裝置加裝在動力鉆具組合中鉆鋌的上方。鉆具組合在下入井眼和調(diào)整井斜方位角的過程中不開泵建立鉆井液的循環(huán)。待調(diào)整好井斜方位角后，開泵建立鉆井液的循環(huán)。采用投球憋壓啟動提速裝置的扭力調(diào)整短節(jié)，調(diào)整扭力鎖止件，切斷轉(zhuǎn)盤扭矩向鉆頭的傳遞。同時，雙向推力球軸承組合將繼續(xù)保持鉆壓向鉆頭的傳遞。增大泵壓，卡臂短節(jié)向外伸出徑向卡臂卡住井壁，使卡臂短節(jié)及其下部鉆具組合形成對井壁的相對固定，保證造斜鉆進(jìn)過程中井斜方位角不變化。液動鎖銷在內(nèi)環(huán)空高壓鉆井液與由呼吸孔流入液力鎖止銷組件的外環(huán)空低壓鉆井液的聯(lián)合作用下，縮回至換向器外殼內(nèi)，切斷換向器外殼與換向器內(nèi)軸之間的扭矩傳遞。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是：（1）該裝置可只將鉆壓傳遞至鉆頭，用以提高機(jī)械鉆速，同時轉(zhuǎn)盤的正常轉(zhuǎn)動將緩解常規(guī)靜態(tài)鉆具通過井眼彎段時的摩阻大以及巖屑運(yùn)移等問題。（2）扭力調(diào)整短節(jié)采用液力平衡設(shè)計方法和投球憋壓剪銷啟動方式，避免了裝置誤啟動的發(fā)生且操作方便；（3）可一次下井實(shí)現(xiàn)直井段鉆進(jìn)和定向造斜段鉆進(jìn)，減少起下鉆次數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益；（4）卡臂短節(jié)使裝置及其下部鉆具組合的位置相對井眼鎖死，保證造斜過程中的井斜方位不發(fā)生變化。（5）扭力調(diào)整短節(jié)和卡臂短節(jié)為相互獨(dú)立的單元，便于維護(hù)。（6）定向造斜提速裝置結(jié)構(gòu)緊湊，增強(qiáng)了在彎曲井段的可通過性，滿足任意井眼造斜率要求，適用性強(qiáng)。