[發明專利]用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具

在審

• 申請號: 201410098866.0
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN104929519A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 盧長生;劉兆康
• 申請（專利權）人: 四川海沃石油工程技術有限公司
• 主分類號: E21B7/10
• 分類號: E21B7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鉆井用鉆具，尤其涉及一種用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具。

背景技術

在石油鉆井過程中，由于地層傾角的存在，當鉆頭鉆至地層巖性變化的界面時，出現了在水平面上的巖性差異，鉆頭在徑向上就會產生水平位移，也即是通常所說的形成了一個地層臺階。

高陡構造易斜地區是以地層傾角的存在為先決條件的，但它僅僅是導致井斜發生的誘因，地層巖性變化的頻度以及地層巖性的變化差異大小才是影響井斜的主要原因。高陡構造的井斜曲線實質上是一條由眾多微鋸齒波構成的，該微鋸齒波是由地層臺階處產生傾斜量和繼續鉆進過程中產生的矯正量連續形成的。

傳統剛性滿眼鉆具對克服地層臺階有顯著的效果，但是它也不能完全消除它，只能使地層臺階變小。由于常規的剛性滿眼鉆具結構不具鐘擺力，鉆過巖性界面后，只能保持穩斜鉆進，因此，常規的剛性滿眼鉆具每過一次地層巖性軟硬交替的界面，就會產生一個井斜增量，其整體趨勢是井斜增量的累積增大。

傳統鐘擺鉆具能提供鐘擺力，它有一個降斜趨勢，但它對克服地層臺階的能力較弱，當地層巖性變化的頻度較高（地層巖性的間層厚度較小）時，地層臺階的存在成為了井斜的主導因素，井斜增量的累積為正。

如圖3所示，圖中表示井斜升降的兩個微段內使用不同鉆具所產生的井斜變化情況，O點表示參考原點，OA表示過首個地層軟硬界面形成地層臺階的井段，BC表示過下個地層軟硬界面形成地層臺階的井段。其中，曲線1為傳統鐘擺鉆具鉆井過程中所產生的井斜控制曲線；曲線2為傳統剛性滿眼鉆具鉆井過程中所產生的井斜控制曲線。由圖3可以看出，在高陡構造易斜井段，傳統鐘擺鉆具和傳統剛性滿眼鉆具在鉆井過程中產生的井斜增量總量都是累積增大的，所以最后始終會形成井斜較大的石油井，降低了所鉆井的井身質量。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種鉆井過程中產生的井斜增量極小的用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具，包括鉆頭、三棱鉆鋌、短鉆鋌和鉆具穩定器，所述三棱鉆鋌為圓周均勻設置有三個直棱的鉆鋌，所述短鉆鋌為長度小于鉆鋌標準公稱長度的圓柱形鉆鋌，所述三棱鉆鋌的第一端與所述鉆頭連接，所述三棱鉆鋌的第二端與所述短鉆鋌的第一端連接，所述短鉆鋌的第二端與所述鉆具穩定器的第一端連接，所述三棱鉆鋌的第二端連接段直徑小于其直棱部分的外接圓直徑，所述短鉆鋌的整段直徑相同，所述短鉆鋌的直徑、所述三棱鉆鋌的第二端直徑和所述鉆具穩定器的第一端直徑相同。

上述結構中，三棱鉆鋌、短鉆鋌和鉆具穩定器均為公知產品，其中，三棱鉆鋌是已經獲得授權的專利產品，該專利的專利號為“ZL200920078811.8”，這種鉆鋌能夠有效克服地層臺階導致井眼傾斜的問題，其作用原理為：當鉆至軟硬地層界面時，三棱鉆鋌的底端形成了一個近鉆頭穩定器的作用支點，由于三棱鉆鋌具有大剛度及滿眼的特性，其產生的撬杠作用使鉆頭獲得很大的徑向作用力（遠遠大于鐘擺力）來切削下井壁，使其所形成的地層臺階變小；短鉆鋌就是普通的圓柱形鉆鋌，其中的“短”是相對鉆鋌標準公稱長度而言，更準確地說，短鉆鋌的長度是在盡最大可能地獲得鐘擺力的前提下的長度；鉆具穩定器也稱扶正器，是一種中間直徑大于兩端直徑的部件，用于在鉆井過程中使鉆具盡量位于井眼中心位置，由于存在該支點，在井斜存在的條件下，鉆具穩定器的中段支點以下的鉆具在重力分量的作用下，可使鉆頭始終有一個鐘擺力。

優選地，所述三棱鉆鋌的直棱部分的外接圓直徑和所述鉆具穩定器的中段的外接圓直徑相同且均小于所述鉆頭直徑2mm。

為了增大三棱鉆鋌的耐磨性，所述三棱鉆鋌的外棱表面鑲崁有硬質合金齒。

本發明的有益效果在于：

本發明所述組合鉆具將三棱鉆鋌和鉆具穩定器相結合，并通過接入短鉆鋌連接三棱鉆鋌和鉆具穩定器，構成了單穩鐘擺鉆具組合，實現本組合鉆具在具有剛性滿眼鉆具功效的同時還有鐘擺鉆具的功效，在鉆井過程中起到了穩中有降的功能特性，實現對井斜的削波作用，顯著減小井斜曲線的鋸齒波，大大降低井斜的累積增量，并且大鋸齒波也被削小，井斜的最大值會大幅度降低，同時可獲得良好的井眼軌跡，對降低井下復雜情況和井下鉆具事故、以及在后期的抽采作業或其它作業等方面，都具有很大的實用價值；由于本發明所述鉆具組合鉆出的井眼的井斜增率低，所以在滿足同等井斜指標的條件下，能夠解放鉆壓，提高鉆井的機械鉆速，達到降低鉆井成本的目的。

附圖說明