[發(fā)明專利]一種激光-機械螺桿鉆具組合

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010733497.3
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111827873A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 張文琳;黃志強;傅世奇;陳科;鄧嶸;馬亞超;黃澤川;翟預立;梁耀文
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B7/18;E21B4/02;E21B7/15;E21B17/00;E21B17/10;E21B17/042;E21B10/60;E21B12/00
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發(fā)明屬于鉆井領域，尤其涉及一種激光?機械螺桿鉆具組合，主要包括光纖總成、連續(xù)油管、上連接室、上連接桿、軸承室、軸承組、連接器、上柔性桿、螺桿室、螺桿、下柔性桿、下連接桿、下連接室、光學整形室、推力軸承和鉆頭。流體經連續(xù)油管、上柔性桿進入螺桿室，驅動螺桿室繞螺桿作行星運動，帶動軸承室與鉆頭旋轉，實現(xiàn)機械破巖功能，最后經鉆頭流出裝置。激光經光纖總成傳輸至光學整形室，經整形后從鉆頭中射出，作用在鉆進面上，實現(xiàn)激光?機械聯(lián)合破巖功能。該激光?機械螺桿鉆具組合實現(xiàn)了激光破巖技術與螺桿鉆具的結合，拓寬了激光?機械聯(lián)合破巖技術的應用范圍，降低了鉆井成本，提高了鉆井效率。

技術領域

本發(fā)明涉及鉆井領域，尤其涉及一種激光-機械螺桿鉆具組合。

背景技術

隨著國民經濟的不斷發(fā)展，對油氣資源的需求不斷增加，由于如今中、淺層的油氣資源已經得到了較為充分的開發(fā)，開發(fā)深層油氣資源因此成為了一個必然的趨勢。在開采深層油氣資源的過程中，由于深層巖石具有密度大、巖性致密、硬度高、研磨性強的特點，傳統(tǒng)的旋轉機械破巖方式出現(xiàn)了打得慢、打不動、鉆具損耗嚴重、破巖周期長等諸多問題。且隨著鉆井深度的不斷加深，鉆桿的長度也不斷延伸，若仍然采用傳統(tǒng)的轉盤式驅動，就意為著要驅動更長的鉆桿與鉆頭一起旋轉，增加了鉆井過程中的不確定性，降低了鉆井的效率。以上存在的這些問題，增加了開采成本，極大地阻礙了開發(fā)利用深層油氣資源的步伐。油氣資源開采領域迫切需要新的高效破巖技術。

激光-機械聯(lián)合破巖技術是采用高能激光對井底巖石照射，釋放其內應力，使巖石產生局部微裂紋及表面氣化現(xiàn)象，提高可鉆性之后，再采用機械鉆頭鉆進的一種能實現(xiàn)高效破巖的前沿技術。相較于傳統(tǒng)的機械破巖技術，激光-機械聯(lián)合破巖技術具有鉆速顯著提高、可鉆堅硬巖石、改善井壁環(huán)境的作用。

螺桿鉆具自上世紀50年代中期提出以來，由于其獨特的工作機理與結構，已經在石油鉆井和修井方面取得了廣泛的應用，相較于其它鉆井方式，其特別適用于定向井、大斜度井、大位移井等特殊性能井的構建。

將激光-機械聯(lián)合破巖技術與螺桿鉆具結合起來，有利于利用成熟的螺桿鉆具技術拓展激光-機械破巖技術的應用范圍。

發(fā)明內容

為了拓展激光-機械破巖技術的應用范圍，提出一種激光-機械螺桿鉆具組合。通過在螺桿內部開設光路與布置連續(xù)油管的方式，使一套激光-機械螺桿鉆具組合既能實現(xiàn)機械鉆進，又能實現(xiàn)將激光傳輸?shù)姐@頭上實現(xiàn)激光-機械聯(lián)合鉆進的目的。同時能夠保護光纖、光學鏡組等光學元件不受損傷，保證激光-機械聯(lián)合破巖進程的持續(xù)進行，降低設備的維護成本。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種激光-機械螺桿鉆具組合，其特征在于：該裝置主要由光纖總成、連續(xù)油管、上連接室、上連接桿、軸承室、軸承組、單向閥、連接器、上柔性桿、螺桿室、螺桿、下柔性桿、下連接桿、下連接室、光學整形室、推力軸承和鉆頭組成。

所述光纖總成由光纖、保護鞘、扶正裝置與外管組成，其中光纖與保護鞘之間充滿液體，起到緩沖、減震作用；扶正裝置能保證光纖始終處于光纖總成中間位置；保護鞘與外管可采用不銹鋼管制作。

所述上連接桿上部設有連接螺紋，與上連接室底部的螺紋配合；內部中空，能夠容納連續(xù)油管的放置；底部側面設有一對流體出口，并設有單向閥，能控制裝置內流體的流向；底部設有內螺紋，與上柔性桿的頂部配合。

所述上柔性桿上部設有連接螺紋，與上連接桿底部配合，內部中空，能夠容納光纖總成的放置；底部設有內螺紋，與螺桿上部的螺紋配合；上柔性桿的中心線與激光-機械螺桿鉆具組合的中心線有一偏心距，能保證螺桿室繞螺桿作行星運動。

所述螺桿上部設有連接螺紋，與上柔性桿底部配合；其上的傳動螺紋頭數(shù)比螺桿室內的傳動螺紋頭數(shù)少1，保證螺桿室能繞螺桿作行星運動；底部設有內螺紋，與下柔性桿上部的螺紋配合；內部中空，能夠容納光纖總成的放置。