用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了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(wěn)定器，三棱鉆鋌為圓周均勻設置有三個直棱的鉆鋌，短鉆鋌為長度小于三棱鉆鋌的圓柱形鉆鋌，鉆頭、三棱鉆鋌、短鉆鋌和鉆具穩(wěn)定器依次連接。本實用新型所述組合鉆具將三棱鉆鋌和鉆具穩(wěn)定器相結合，并通過接入短鉆鋌連接三棱鉆鋌和鉆具穩(wěn)定器，構成了單穩(wěn)鐘擺鉆具組合，實現(xiàn)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(wěn)中有降的功能特性，實現(xiàn)對井斜的削波作用，顯著減小井斜曲線的鋸齒波，大大降低井斜增率的累積，獲得良好的井眼軌跡，具有很大的實用價值。
【專利說明】用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具
【技術領域】
[0001]本實用新型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】
[0002]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(xiàn)了在水平面上的巖性差異，鉆頭在徑向上就會產(chǎn)生水平位移，也即是通常所說的形成了一個地層臺階。
[0003]高陡構造易斜地區(qū)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(fā)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(chǎn)生傾斜量和繼續(xù)鉆進過程中產(chǎn)生的矯正量連續(xù)形成的。
[0004]傳統(tǒng)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(guī)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(wěn)斜鉆進，因此，常規(guī)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(chǎn)生一個井斜增量，其整體趨勢是井斜增量的累積增大。
[0005]傳統(tǒng)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?shù)貙訋r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。
[0006]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(chǎn)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I為傳統(tǒng)鐘擺鉆具鉆井過程中所產(chǎn)生的井斜控制曲線；曲線2為傳統(tǒng)剛性滿眼鉆具鉆井過程中所產(chǎn)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(tǒng)鐘擺鉆具和傳統(tǒng)剛性滿眼鉆具在鉆井過程中產(chǎn)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。
實用新型內容
[0007]本實用新型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(chǎn)生的井斜增量極小的用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具。
[0008]本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的:
[0009]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(wěn)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(wěn)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(wěn)定器的第一端直徑相同。
[0010]上述結構中，三棱鉆鋌、短鉆鋌和鉆具穩(wěn)定器均為公知產(chǎn)品，其中，三棱鉆鋌是已經(jīng)獲得授權的專利產(chǎn)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(wěn)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(chǎn)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?。欢蹄@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(wěn)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(wěn)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。
[0011]優(yōu)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(wěn)定器的中段的外接圓直徑相同且均小于所述鉆頭直徑2_。
[0012]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。
[0013]本實用新型的有益效果在于:
[0014]本實用新型所述組合鉆具將三棱鉆鋌和鉆具穩(wěn)定器相結合，并通過接入短鉆鋌連接三棱鉆鋌和鉆具穩(wěn)定器，構成了單穩(wěn)鐘擺鉆具組合，實現(xiàn)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(wěn)中有降的功能特性，實現(xiàn)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(yè)或其它作業(yè)等方面，都具有很大的實用價值；由于本實用新型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，提聞鉆井的機械鉆速，達到降低鉆井成本的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型所述防斜打直組合鉆具的主視結構示意圖；
[0016]圖2是圖1中的A-A剖視放大圖；
[0017]圖3是不同鉆具產(chǎn)生的井斜控制曲線比較示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0019]如圖1和圖2所示，本實用新型所述用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具包括鉆頭21、三棱鉆鋌31、短鉆鋌41和鉆具穩(wěn)定器51，三棱鉆鋌31為圓周均勻設置有三個直棱32且直棱32的長度與鉆鋌標準公稱長度一致的鉆鋌，即直棱32的長度為9.15米或9.45米，三棱鉆鋌31的外棱34的表面鑲崁有硬質合金齒35，短鉆鋌41為長度小于鉆鋌標準公稱長度的圓柱形鉆鋌，三棱鉆鋌31的第一端與鉆頭21連接，三棱鉆鋌31的第二端與短鉆鋌41的第一端連接，短鉆鋌41的第二端與鉆具穩(wěn)定器51的第一端連接，三棱鉆鋌31的第二端連接段直徑小于其直棱部分的外接圓直徑，短鉆鋌41的整段直徑相同，短鉆鋌41的直徑、三棱鉆鋌31的第二端直徑和鉆具穩(wěn)定器51的第一端直徑相同,三棱鉆鋌31的直棱32的外接圓直徑和鉆具穩(wěn)定器51的中段的外接圓直徑相同且均小于鉆頭21的直徑2_，此處鉆頭21的直徑為其最大外邊緣形成的直徑。圖2中還示出了三棱鉆鋌31中心的水眼33，以及與鉆具穩(wěn)定器51的第二端連接的鉆鋌61，鉆鋌61是傳統(tǒng)鉆具的一部分。
[0020]如圖1和圖2所示，短鉆鋌41的長度應在預計的井斜范圍內，根據(jù)力學分析計算，應滿足鉆具穩(wěn)定器51下部(圖1中的左方為鉆井時的下方)的鉆具除了三棱鉆鋌31上部的變徑點處(即三棱鉆鋌31的中段與第二端相接處)與上井壁接觸外，不存在任何與下井壁接觸的點。
[0021]將傳統(tǒng)的剛性滿眼鉆具、鐘擺鉆具和本實用新型所述組合鉆具在鉆井過程中形成的鋸齒波形的井斜控制曲線進行對比，如圖3所示，圖中的I代表鐘擺鉆具形成的井斜控制曲線，2代表剛性滿眼鉆具形成的井斜控制曲線，3代表本實用新型所述組合鉆具形成的井斜控制曲線，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。由圖3可知，曲線I表示形成地層臺階段產(chǎn)生井斜增量較大，但繼續(xù)鉆進過程也會因鐘擺力的作用而產(chǎn)生一個降斜量；曲線2表示剛性滿眼特性使地層臺階處產(chǎn)生傾斜量較小，但繼續(xù)鉆進過程不會產(chǎn)生矯正量；曲線3表示地層臺階處產(chǎn)生傾斜量較小(剛性滿眼特性)，而且繼續(xù)鉆進過程也會產(chǎn)生矯正量(鐘擺鉆具特性)。所以，曲線3綜合了曲線I和曲線2的優(yōu)點，克服了二者的缺點，最后形成的曲線的傾斜角度最小，從而證明了本實用新型所述組合鉆具的顯著優(yōu)勢。
[0022]上述實施例只是本實用新型的較佳實施例，并不是對本實用新型技術方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現(xiàn)的技術方案，均應視為落入本實用新型專利的權利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具，包括鉆頭和鉆具穩(wěn)定器，其特征在于:還包括三棱鉆鋌和短鉆鋌，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(wěn)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(wěn)定器的第一端直徑相同。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于鉆井工程的防斜打直組合鉆具，其特征在于:所述三棱鉆鋌的直棱部分的外接圓直徑和所述鉆具穩(wěn)定器的中段的外接圓直徑相同且均小于所述鉆頭直徑2mm。
【文檔編號】E21B7/10GK203783463SQ201420120935
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權日:2014年3月18日
【發(fā)明者】盧長生, 劉兆康 申請人:四川海沃石油工程技術有限公司