[發(fā)明專利]一種提高井下鉆具減振效果和穩(wěn)定性的方法及井下鉆具

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310644776.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104695875A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃保黔;李永來(lái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州高峰石油機(jī)械股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B17/07
• 分類號(hào): E21B17/07
• 代理公司: 貴陽(yáng)中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 劉楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高井下鉆具減振效果和穩(wěn)定性的方法及井下鉆具，屬于鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在石油、天然氣及地質(zhì)勘探鉆井過(guò)程中，造成鉆柱和鉆頭損壞的主要原因如下；一是由于鉆柱及鉆頭頻繁的跳鉆和上下振動(dòng)，使鉆桿喪失純拉伸的工作狀態(tài)，處于拉、壓交變應(yīng)力狀態(tài)，造成鉆桿斷裂或降低使用壽命。大幅度的跳鉆和振動(dòng)甚至?xí)茐木_(tái)設(shè)備。破壞鉆頭的最佳工作環(huán)境，造成鉆頭齒部脫落或折斷，降低鉆頭使用壽命。二是鉆柱及鉆頭在上部旋轉(zhuǎn)扭矩和井底反扭矩的共同作用下，會(huì)出現(xiàn)較大的扭矩變化，表現(xiàn)為脈沖旋轉(zhuǎn)，會(huì)降低鉆桿的使用壽命，嚴(yán)重的會(huì)造成鉆桿扭斷發(fā)生井下事故；或者造成鉆頭齒部扭轉(zhuǎn)沖擊折斷，降低鉆頭使用壽命。三是鉆柱及鉆頭在井下受到側(cè)向力的作用，使鉆柱在井眼中產(chǎn)生橫向位移或鉆柱在壓力作用下的彎曲，造成鉆頭在水平面上的偏移或撓動(dòng)。引起鉆頭齒部脫落或折斷破壞和井偏井斜。

目前為了克服鉆柱及鉆頭頻繁的跳鉆和上下振動(dòng)，通常會(huì)在鉆頭近鉆頭位置設(shè)置液壓減震器，來(lái)消除或減緩鉆柱上下竄動(dòng)引起的振動(dòng)和沖擊載荷，防止鉆柱過(guò)早折斷或鉆頭齒部脫落。為了克服鉆柱在井眼中產(chǎn)生橫向位移或鉆柱在壓力作用下的彎曲，通常會(huì)在近鉆頭位置安裝井底型穩(wěn)定器和壓力作用下的彎曲點(diǎn)安裝鉆柱型穩(wěn)定器克服鉆頭水平面上的偏移和撓動(dòng)，防止鉆頭齒部脫落或折斷破壞和井偏井斜的發(fā)生。

由于這兩種工具發(fā)揮最有效作用的最佳安裝位置都是近鉆頭位置，現(xiàn)有技術(shù)是兩種工具，實(shí)際上只能有一種工具處于最佳位置，所以現(xiàn)有的鉆具組合無(wú)法發(fā)揮最佳的減振和穩(wěn)定效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種既能克服跳鉆和振動(dòng)，同時(shí)又能保證在扭矩和彎矩作用下使近鉆頭的鉆柱保持穩(wěn)定居中的提高井下鉆具減振效果和穩(wěn)定性的方法及井下鉆具，以提高鉆井速度和井身質(zhì)量、降低鉆井成本，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種提高井下鉆具減振效果和穩(wěn)定性的方法，該方法是在下接頭與心軸之間設(shè)置液壓減震器，以消除或減緩跳鉆引起的上下振動(dòng)；同時(shí)在液壓減震器外部和下接頭上設(shè)置穩(wěn)定器以防止鉆具產(chǎn)生橫向位移造成井偏。

前述方法中，所述液壓減震器為柱型油缸，油缸內(nèi)充有可壓縮液體，通過(guò)可壓縮液體消除或減緩跳鉆引起的上下振動(dòng)。

前述方法中，所述液壓減震器包括缸體，缸體為圓管形，缸體內(nèi)設(shè)有與心軸連接的活塞，活塞與缸體之間的空腔內(nèi)充有可壓縮液體；缸體下端經(jīng)下接頭與鉆頭連接。

前述方法中，所述缸體外部設(shè)有鉆柱型穩(wěn)定器。

前述方法中，所述下接頭上設(shè)有井底型穩(wěn)定器。

根據(jù)上述方法構(gòu)建的本發(fā)明的一種井下鉆具為，該井下鉆具包括芯軸和下接頭，下接頭與鉆頭連接；芯軸與下接頭之間設(shè)有液壓減震器；液壓減震器外部設(shè)有鉆柱型穩(wěn)定器，下接頭上設(shè)有井底型穩(wěn)定器。

前述井下鉆具中，所述液壓減震器包括缸體，缸體為圓管形；缸體上端設(shè)有花鍵體和扶正套筒，缸體下端與下接頭密封連接；花鍵體內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與芯軸螺紋連接；缸體與活塞之間的間隙內(nèi)設(shè)有可壓縮液體。

前述井下鉆具中，所述活塞底部與沖管連接。

前述井下鉆具中，所述下接頭底部設(shè)有與鉆頭連接的錐形內(nèi)螺紋。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)對(duì)井下鉆具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，將雙向液壓減震器、鉆柱型穩(wěn)定器和井底型穩(wěn)定器巧妙的結(jié)合在同一鉆具上，簡(jiǎn)化了鉆具結(jié)構(gòu)，既能克服跳鉆和震動(dòng)，同時(shí)又能保證在扭矩、彎矩作用下使近鉆頭鉆柱保持穩(wěn)定居中。鉆井過(guò)程中可提高鉆井速度和井身質(zhì)量、降低鉆井成本。有效避免或減少振動(dòng)對(duì)鉆井設(shè)備所造成的危害、克服了鉆柱的彎矩造成的失穩(wěn)、極大的提高了鉆頭壽命、保證了井身質(zhì)量、提高了鉆井速度、降低了鉆井成本。適用于石油、天然氣及地質(zhì)勘探鉆井。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中的標(biāo)記為：1-芯軸，2-下接頭，3-鉆柱型穩(wěn)定器，4-井底型穩(wěn)定器，5-缸體，6-花鍵體，7-扶正套筒，8-活塞，9-可壓縮液體，10-沖管，11-錐形內(nèi)螺紋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的任何限制。