[實用新型]一種定向井鉆井用組合鉆柱裝置

有效

• 申請號: 201320098844.5
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN203097716U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 梁奇敏
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B7/08
• 分類號: E21B7/08;E21B31/107;E21B17/16;E21B34/00;E21B47/022;E21B17/10
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本實用新型屬于油氣井工程領域，具體涉及一種定向井鉆井用組合鉆柱裝置。

由于定向井自身結構特點，其軌跡控制的關鍵技術難點是摩阻和扭矩大，螺桿鉆具裝置角難以控制，鉆進速度緩慢。目前我國定向井鉆井中為了加快螺桿鉆具裝置角控制速度，減小鉆井周期，主要采取以下幾種處理方式：

一、加入處理鉆井液

通過在鉆井過程在鉆井液中加入潤滑劑，來減小鉆柱和井壁之間的摩擦阻力和扭矩，加快螺桿鉆具裝置角控制速度。但由于鉆井管柱和井壁之間的摩擦阻力和扭矩過大，如果加入的潤滑劑太少，效果不理想；加入潤滑劑太多，則作業成本加大。尤其是在評價井中，如果加入的潤滑劑中有原油或者柴油的話，還會直接導致錄井的油氣顯示不準確，很難判斷層位，使這一技術更是受到限制。

二、采用旋轉導向

現在很大一部分定向井的施工，在定向鉆到一定深度后，會采用旋轉導完成。但在定向段的作業中，由于“推靠式”的旋轉導向對地層的依賴性很大，“指向式”的旋轉導向對于有些地層是不適合的。且旋轉導向還處于壟斷時期，使用過程中作業費高昂，成本太高。

三、鉆進中劃眼調整

三、鉆進中劃眼調整

井下的鉆具由于產生屈曲，導致底部鉆具總成以及鉆柱和井壁之間會產生無數多的接觸點，所加的扭矩大部分被這些接觸點卸載，導致加到螺桿鉆具上的扭矩很少，此時如果強制加大扭矩的話，會使接觸點突破井壁的束縛，螺桿鉆具上的扭矩突然增大很多，而對螺桿鉆具損壞很大。所以，一般情況將鉆完的一小段井段及時劃眼，修整井眼的光滑度。但其存在以下兩方面的缺陷：1短時間內的勤劃眼，加大了鉆具“自鎖”卡鉆的風險。2雖然在一定程度上能減輕摩阻和扭矩，但是每次劃眼以后鉆頭到達井底時，耗費很長時間去重新控制螺桿鉆具裝置角，鉆井周期會增加很多。

本實用新型的目的是為了解決上述問題提供一種結構簡單、使用方便、安全可靠的定向井鉆井用組合鉆柱裝置。當定向鉆井過程中，將該組合鉆柱裝置下入井內，外壁焊接有小鋼條的非磁鉆鋌無論承受多大軸向壓力波動整個鉆柱都均不易隨意扭轉。這樣實現了大幅度縮短螺桿鉆具裝置角控制時間、提高定向鉆井效率以及降低定向鉆井成本的目的。

為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：

本實用新型定向井鉆井用組合鉆柱裝置由牙輪鉆頭1、螺桿鉆具2、浮閥3、扶正器4、非磁鉆鋌5、測斜儀6、非磁鉆鋌7、震擊器8和鉆桿9從下到上依次直接連接組成。所述的牙輪鉆頭1是外徑為311.2毫米的API標準鉆頭；所述的螺桿鉆具2帶有1.5°彎度、外徑是244.47毫米的API標準螺桿鉆具，主要用于定向井造斜；所述的浮閥3使用箭形浮閥，外徑是203.2毫米的API標準浮閥，主要防止在鉆井時井噴事故；所述的非磁鉆鋌6、7是外徑是203.2毫米的API標準非磁鉆鋌，其外壁焊接有小鋼條，小鋼條長度20厘米，將鉆鋌外壁圓周三等分，每排小鋼條間隔半米遠，用來防止定向鉆井時鉆柱扭轉；所述的扶正器4外徑是292.1毫米，用來穩定整個鉆柱；所述的測斜儀6外徑是203.2毫米，用來實時監視整個井眼軌跡；所述的震擊器8是機械式的，外徑是196.85毫米，用在鉆進過程中發生卡鉆時解卡；所述的鉆桿是127毫米的API標準鉆桿。通過理論分析證明，外壁焊接有小鋼條的非磁鉆鋌6、7無論承受多大軸向壓力波動均不易扭轉，并在本實用新型中從結構上實現了這一特征。

本實用新型的設計原理：

在定向鉆井作業過程中，先將組合鉆柱裝置下入井下，而組合鉆柱裝置是由牙輪鉆頭1、螺桿鉆具2、浮閥3、扶正器4、非磁鉆鋌5、測斜儀6、非磁鉆鋌7、震擊器8和鉆桿9從下到上依次直接連接組成。所述的螺桿鉆具2帶有1.5°彎度，主要用于定向井造斜；所述的浮閥3使用箭形浮閥，主要防止在鉆井時井噴事故；所述的非磁鉆鋌6、7外壁焊接有小鋼條，小鋼條長度20厘米，將鉆鋌外壁圓周三等分，用來防止定向鉆進時鉆柱的扭轉；所述的扶正器4用來穩定整個鉆柱；所述的測斜儀6用來實時監視整個井眼軌跡；所述的震擊器8是用機械式的，在鉆進過程中發生卡鉆時解卡用。對于不同尺寸的井眼，單一的組合鉆柱裝置尺寸不能滿足定向鉆井施工要求，就設置不同組合鉆柱裝置尺寸和非磁鉆鋌外壁焊接的小鋼條的尺寸，直到完全滿足鉆井要求。這樣就達到了達到極大縮短鉆柱裝置角控制時間，從而降低定向井鉆井周期和成本的目的。

所述的非磁鉆鋌外壁焊接的小鋼條的設置，一方面考慮到長期使用的磨損，需要把小鋼條的直徑設置得稍微大些；另一方面如果小鋼條的直徑設置得太大，會造成旋轉鉆進時候整個鉆柱的扭矩太大，應根據不同的井眼尺寸來設置小鋼條直徑的大小。