專利名稱：不失穩(wěn)鉆鋌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種鉆鋌裝置——不失穩(wěn)鉆鋌，它屬于油田鉆井用的近鉆頭鉆鋌，它包括如下結(jié)構(gòu)特征即由中心管、鉆鋌、上、下接頭以及液壓油等組成，其鉆鋌內(nèi)徑大于中心管上活塞直徑，中心管上活塞直徑大于下活塞直徑。
在《石油鉆采工藝》1999年第三期P1頁中公開了不彎曲鉆鋌結(jié)構(gòu)，

圖1是不彎曲鉆鋌結(jié)構(gòu)示意圖它是由上接頭、活塞、外管、承拉管、液壓油、中心管、堵頭、下接頭等組成。它是由承拉管本身所受的拉力抵抗外管的變形，而達(dá)到外管的穩(wěn)定。不足之處是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且液壓失效后成為常規(guī)的鉆鋌裝置，較大程度影響其性能。在《石油鉆采工藝》1981年第6期P11頁發(fā)表了HCY防斜器，圖2是HCY防斜器的結(jié)構(gòu)示意圖，它由外殼、加壓心管、異徑接頭，找中器等組成。它的不足之處是，在一定鉆壓下，承壓內(nèi)管的橫向變形，將對(duì)外筒施加橫向力，影響外筒的穩(wěn)定性，因此，鉆壓也受限制。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種鉆鋌內(nèi)徑大于中心管上活塞直徑，中心管上活塞直徑大于其下活塞直徑的液壓鉆鋌裝置。上部鉆壓經(jīng)裝置的中心管所產(chǎn)生的液壓力直接作用于下接頭向下傳遞鉆壓。因此，可滿足大鉆壓，提高直井段機(jī)械鉆速；且鉆鋌處于拉桿狀態(tài)，不存在失穩(wěn)彎曲，極大程度地增大了下部鉆具組合剛度，提高了該鉆鋌的抗橫彎曲能力，有效地控制井斜。圖3，為不失穩(wěn)鉆鋌結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明的目的，可以通過以下措施來達(dá)到中心管上、下活塞桿和上、下接頭的活塞套及密封件構(gòu)成上下活塞副，鉆鋌與上、下接頭扣連接、密封的油腔充滿液壓油，構(gòu)成液壓裝置，并且中心管上活塞直徑DS大于下活塞直徑Dx，即DS/Dx＞1；鉆鋌內(nèi)徑d大于上活塞直徑DS，即d/DS＞1；該裝置的上部鉆壓施于中心管，在其上活塞的作用下，轉(zhuǎn)換成液壓向四周傳遞；上下活塞的直徑差所形成的液壓值傳遞給下接頭形成鉆壓，只要其所形成的液壓力在裝置的承壓強(qiáng)度或密封能力范圍內(nèi)，裝置就不會(huì)降低性能，因此，可以施加更大的鉆壓來滿足鉆井的需要，而作用于上下接頭等值的液壓力作用于鉆鋌兩端，使鉆鋌處于受拉狀態(tài)，即由常規(guī)鉆鋌的受壓狀態(tài)，變成了受拉狀態(tài)，使其鉆鋌無失穩(wěn)的條件，從而不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)彎曲；由于鉆鋌成為液壓拉桿，極大程度提高了自身裝置的剛度和抗橫力彎曲能力。上部鉆壓越大，液壓拉力也越大，其裝置的剛度也增大。因此，該裝置應(yīng)用于近鉆頭鉆鋌，可以達(dá)到良好的防斜糾斜效果，特別適用于易斜地區(qū)、各向異性地層的防斜，以及易發(fā)生狗腿的地層。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達(dá)到1、中心管上活塞附近設(shè)計(jì)有一臺(tái)肩，用以限位中心桿的移動(dòng)和承受拉力，其臺(tái)肩上可設(shè)計(jì)花鍵與上接頭的花鍵套連接來傳遞扭矩。見圖32、中心管的下活塞桿上方設(shè)計(jì)有一大于下活塞直徑的臺(tái)肩，臺(tái)肩面于下接頭內(nèi)端面的活動(dòng)距離0-500mm，其作用在于液壓失效后，中心管的下臺(tái)肩直接座于下接頭來傳遞鉆壓；臺(tái)肩上設(shè)計(jì)有花鍵與下接頭的花鍵套連接，用于傳遞扭矩。下活塞桿的下部設(shè)計(jì)有螺母，用于限位中心管的移動(dòng)和承受拉力。見圖4。
3、上扶正器與上接頭扣連接，也可為一體，其作用是扶正、限位中心管。
4、中心管內(nèi)孔和下接頭內(nèi)孔構(gòu)成鉆井液循環(huán)通路。
本發(fā)明下面將結(jié)合不失穩(wěn)鉆鋌BSW-168實(shí)施例作進(jìn)一步詳述結(jié)構(gòu)尺寸如下
有效長度L＝8m；鉆鋌外徑D＝168mm；鉆鋌內(nèi)徑d＝127mm； 中心管(下部)外徑DN＝105mm；中心管(下部)內(nèi)徑dN＝50mm；中心管上活塞直徑DS＝122mm；中心管下活塞直徑Dx＝100mm； 中心管下臺(tái)肩直徑Dt＝126mm；臺(tái)肩與接頭內(nèi)端距離S＝100mm；上、下活塞用Y型密封圈密封，并采用上部花鍵傳遞扭矩。
BSW-168在上部鉆壓P＝176.4×103N的作用下，經(jīng)中心管上活塞形成液壓向四周傳遞，則鉆鋌承受軸向液壓拉力N＝49×103N；只引起軸向拉伸變形，因此，鉆鋌不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)變形，也不存在臨界壓力，具有最大的剛度和穩(wěn)定性，并在較大鉆壓下工作。在垂直井中。鉆鋌的自重與井軸線重合，不考慮上彎矩M的情況下，鉆具保持垂直狀態(tài)；在斜井中，由于自重和上彎矩M的影響，必然產(chǎn)生微小的彎曲變形，但這種變形不是象壓桿受壓而造成的穩(wěn)定性不夠的失穩(wěn)變形，而是受橫向載荷所產(chǎn)生的變形，而這種變形將受到拉力N的限制，即鉆壓P越大，施加鉆鋌的液壓拉力N也越大，鉆鋌的變形變小。
鉆鋌中點(diǎn)撓度關(guān)系式fmax＝6.667×10-3sina-0.683×10-6M當(dāng)井斜角a＝5°，外彎矩M＝0，中點(diǎn)變形最大值fmax＝0.581×10-3米通過以上分析可知，不失穩(wěn)鉆鋌在大鉆壓下不會(huì)失穩(wěn)彎曲，在斜井中和上彎矩的作用下，只有微小的撓度變形，具有大的鉆具組合剛度，可提高機(jī)械鉆速，并利用不同的井下鉆具組合構(gòu)成滿眼鉆具和大鐘擺鉆具來防斜糾斜。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于油田鉆井用的不失穩(wěn)鉆鋌裝置，它是由中心管、鉆鋌、上接頭、下接頭以及液壓油所組成，其鉆鋌內(nèi)徑d大于中心管上活塞直徑Ds即d/Ds＞1；中心管上活塞直徑Ds大于中心管下活塞直徑Dx，即Ds/Dx＞1。它的特征是上部鉆壓經(jīng)中心管的上活塞傳遞給液壓油，形成的液壓向下傳遞形成鉆壓，并作用于上、下接頭，形成液壓拉力施加于鉆鋌兩端，使鉆鋌成為液壓拉桿；由于鉆鋌失去了失穩(wěn)的條件，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)彎曲，其鉆鋌剛度最大，而達(dá)到防斜糾斜的目的。
2.權(quán)力要求1.所說的中心管與上、下接頭組成的活塞副和鉆鋌構(gòu)成密閉油腔，它的特征是將鉆壓轉(zhuǎn)化成液壓力。
3.權(quán)力要求1.中的中心管下端的臺(tái)肩與下接頭內(nèi)端面活動(dòng)問距S＝0～500mm，它的特征是當(dāng)液壓失效后，中心管座于下接頭，鉆壓經(jīng)中心管直接傳遞給下接頭。
全文摘要
本發(fā)明為一不失穩(wěn)鉆鋌裝置,它屬于油田鉆井用的近鉆頭鉆鋌,主要解決常規(guī)鉆井的近鉆頭鉆鋌因受壓而失穩(wěn)彎曲,使鉆頭傾角增大,造成井斜。其技術(shù)特征主要是由中心管、鉆鋌、上接頭、下接頭及液壓油所組成;其鉆鋌內(nèi)徑大于中心管上活塞直徑,中心管上活塞直徑大于下活塞直徑。上部鉆壓作用于中心管轉(zhuǎn)換成液壓,向下作用于形成鉆壓,并作用于上、下接頭,液壓拉力使鉆鋌軸向拉伸,鉆鋌裝置的整體剛度增大,從而有效地防斜;其剛度隨鉆壓增加而增大。因此,可使用大鉆壓鉆進(jìn),提高機(jī)械鉆速,并可組成鐘擺、偏重鉆具,有效的防斜糾斜。
文檔編號(hào)E21B17/00GK1373283SQ0110883
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月1日
發(fā)明者白貽忠 申請(qǐng)人:白貽忠