CN204457433U - 防斜复合钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防斜复合钻具，该防斜复合钻具包括：钻头、带双稳定器的导向动力钻具以及下部钻铤；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接。本实用新型防斜复合钻具的稳斜及防斜效果较好，从而提高钻井施工效率且节约生产成本。

Description

防斜复合钻具

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及一种防斜复合钻具。

背景技术

在油气田的油气井的钻进施工中，有些井可能位于山前高陡构造地层，其中，此处地层倾角较大，因此，井身质量控制难度会较大。

现有技术中，通常采用常规“单二”钟摆钻具进行直井防斜钻进，图1为常规“单二”钟摆钻具的结构示意图，如图1所示，所述“单二”钟摆钻具包括：钻头1A、两根下部钻铤2A、一个稳定器3A、一根上部钻铤4A以及一根钻杆5A。

由于所述“单二”钟摆钻具的防斜能力有限，当发生井斜时通常采取轻压吊打和定向纠斜措施，但钻头的破岩效率低，严重影响钻进速度和施工进度，导致大量人力、物力及财力的浪费。

实用新型内容

本实用新型提供一种防斜复合钻具，所述防斜复合钻具的稳斜及防斜效果很好，从而提高钻井施工效率且节约生产成本。

本实用新型提供一种防斜复合钻具，包括：钻头、带双稳定器的导向动力钻具以及下部钻铤；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接。

可选地，所述第一稳定器为三翼非对称直筋形，所述第二稳定器为三翼对称螺旋形。

可选地，所述导向动力钻具的弯角范围为大于等于0.75度，且小于等于1.25度；所述第一稳定器的直径范围为大于等于206毫米，且小于等于212毫米。

可选地，所述带双稳定器的导向动力钻具为低速大扭矩动力钻具，所述螺杆为低速大扭矩螺杆。

可选地，所述防斜复合钻具，还包括：第三稳定器，所述第三稳定器与所述下部钻铤的第二端连接。

可选地，所述第三稳定器为长三翼对称螺旋稳定器。

可选地，所述防斜复合钻具，还包括：上部钻铤以及第一钻杆，其中，所述上部钻铤的第一端与所述第三稳定器连接，所述第一钻杆与所述上部钻铤的第二端连接。

可选地，所述下部钻铤的数量为2。

可选地，所述防斜复合钻具，还包括：柔性钻杆、随钻震击器、加重钻杆及第二钻杆，其中，所述柔性钻杆的第一端与所述下部钻铤的第二端连接，所述随钻震击器与所述柔性钻杆的第二端连接，所述加重钻杆的第一端与所述随钻震击器连接，所述第二钻杆与所述加重钻杆的第二端连接。

本实用新型的防斜复合钻具，包括：钻头、带双稳定器的导向动力钻具以及下部钻铤；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接，也即通过采用两个稳定器组合可有效增大钻具组合的刚性，稳斜及防斜效果较好，从而提高钻井施工效率且节约生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为常规“单二”钟摆钻具的结构示意图；

图2为本实用新型防斜复合钻具实施例一的结构示意图；

图3为本实用新型防斜复合钻具实施例二的结构示意图；

图4为本实用新型的防斜复合钻具与常规钻具的防斜效果对比图一；

图5为本实用新型的防斜复合钻具与常规钻具的防斜效果对比图二。

附图标记说明：

1A：“单二”钟摆钻具的钻头；

2A：“单二”钟摆钻具的下部钻铤；

3A：“单二”钟摆钻具的稳定器；

4A：“单二”钟摆钻具的上部钻铤；

5A：“单二”钟摆钻具的钻杆；

1：钻头；

2：导向动力钻具；

21：第一稳定器；

22：螺杆；

23：第二稳定器；

3：下部钻铤；

4：第三稳定器；

5：上部钻铤；

6：第一钻杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现有的常规单弯螺杆复合钻具(无稳定器或近钻头稳定器)的防斜能力虽然比常规“单二”钟摆钻具强，但存在稳斜效果随井斜角增大而降低的缺陷，通过研究应用实践表明：井斜超过5度时，单弯螺杆复合钻具不具备稳斜能力。可选地，采用单弯螺杆钻具的“单二”复合钻具组合时，由于井斜增加快，导致稳斜控制段较短，需频繁实施纠斜作业，导致机械钻速降低，影响钻井周期。

图2为本实用新型防斜复合钻具实施例一的结构示意图，如图2所示，本实施例的防斜复合钻具包括：钻头1、带双稳定器的导向动力钻具2以及下部钻铤3；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具2包括：第一稳定器21、螺杆22以及第二稳定器23；其中，所述第一稳定器21与所述钻头1连接，所述螺杆22的第一端与所述第一稳定器21连接，所述第二稳定器23与所述螺杆22的第二端连接，所述下部钻铤3的第一端与所述第二稳定器23连接。

本实施例中，所述防斜复合钻具的最底端为钻头，可选地，所述钻头可以为牙轮钻头或者聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact bit，简称PDC)钻头；由于与牙轮钻头相比，PDC钻头采用高转速低钻压更有利于防斜钻进，优选地，在地层性质允许条件下尽量选用较长保径齿、带倒划眼功能的PDC钻头。进一步地，采用带双稳定器的导向动力钻具代替现有技术中不带稳定器的直动力钻具，有效提高高陡地层纠斜效果，其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；现有的直动力钻具的弯角为0.75度，可选地，所述导向动力钻具的弯角范围为大于等于0.75度，且小于等于1.25度，可有效提高高陡地层纠斜效果，可选地，所述第一稳定器的直径范围为大于等于206毫米，且小于等于212毫米，以减少钻具的造斜能力；可选地，所述带双稳定器的导向动力钻具为低速大扭矩动力钻具，采用7头或9头低速大扭矩螺杆代替常规的5头中速螺杆，以减少动力钻具及钻头的偏移距对地层尤其是煤层造成的机械震动破坏。可选地，所述第一稳定器为三翼非对称直筋形，即螺杆高边方向为宽导流槽，有利于防卡，螺杆低边采用宽稳定块支撑井壁，可有效提高定向纠斜时的工作面稳定性，确保纠斜效果。可选地，所述第二稳定器为三翼对称螺旋形，其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接，可选地，所述下部钻铤为两根钻铤。可选地，将φ215.9mm井眼用的常规螺杆尺寸由φ172mm优化为φ165mm，以增大下部钻具返屑空间，提高整体钻具的安全性，确保煤系地层安全钻进。可选地，适用于φ241mm井眼的稳定器直径范围可以为大于等于235毫米，且小于等于238毫米，以减少钻具的造斜能力。

可选地，本实施例的防斜复合钻具还可采用中空转子代替现有的实心转子，以改善井底降温效果，提供携岩清洗效率，可以有效保护钻头，同时可以提高钻速。

本实施例的防斜复合钻具，包括：钻头、带双稳定器的导向动力钻具以及下部钻铤；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接，也即通过采用两个稳定器组合可有效增大钻具组合的刚性，稳斜及防斜效果较好，从而提高钻井施工效率且节约生产成本。

图3为本实用新型防斜复合钻具实施例二的结构示意图，如图3所示，本实施例在图2实施例的基础上，即防斜复合钻具，包括：钻头1、带双稳定器的导向动力钻具2以及下部钻铤3；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具2包括：第一稳定器21、螺杆22以及第二稳定器23；其中，所述第一稳定器21与所述钻头1连接，所述螺杆22的第一端与所述第一稳定器21连接，所述第二稳定器23与所述螺杆22的第二端连接，所述下部钻铤3的第一端与所述第二稳定器23连接；可选地，所述下部钻铤的数量为2，防斜复合钻具还包括：第三稳定器4、上部钻铤5以及第一钻杆6，其中，第三稳定器4与所述下部钻铤3的第二端连接，上部钻铤5的第一端与第三稳定器4连接，所述第一钻杆6与所述上部钻铤5的第二端连接；可选地，所述第三稳定器为长三翼对称螺旋稳定器，可以有效增加与井壁的支撑点，保证下部钻铤的钟摆力效果，增强防斜效果，可选地，所述第一稳定器、所述第二稳定器及所述第三稳定器的外径为阶梯型依次增加；可选地，针对φ215.9mm井眼，第三稳定器的直径为214mm以及长度为600mm以代替现有的250mm短螺旋稳定器。可选地，所述上部钻铤的加量由钻头类型、额定钻压等因素决定，原则是将钻进时钻具的受力临界点控制在所述上部钻铤2/3左右处；可选地，φ215.9mm井眼采用φ159mm上部钻铤，采用φ127mm第一钻杆。

可选地，本实施例的防斜复合钻具采用三个稳定器组合，其中，所述第一稳定器为近钻头稳定器，可选地，所述第一稳定器距离钻头的距离为0.8-1.2m，第二稳定器与第一稳定器距离为7-8m，第三稳定器与第二稳定器距离为17-18m，研究应用实践表明，三个稳定器组合可有效增大钻具组合的刚性，达到稳定井斜方位的目的，即稳斜、防斜效果最好。

本实施例的防斜复合钻具，包括：钻头、带双稳定器的导向动力钻具、下部钻铤、第三稳定器、上部钻铤以及第一钻杆；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；可选地，所述带双稳定器的导向动力钻具为低速大扭矩动力钻具，所述螺杆为低速大扭矩螺杆，所述第一稳定器为三翼非对称直筋形，所述第二稳定器为三翼对称螺旋形，所述第三稳定器为长三翼对称螺旋稳定器；其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接，所述第三稳定器与所述下部钻铤的第二端连接，所述上部钻铤的第一端与所述第三稳定器连接，所述第一钻杆与所述上部钻铤的第二端连接，也即通过采用三个稳定器组合可有效增大钻具组合的刚性，稳斜及防斜效果很好，从而提高钻井施工效率且节约生产成本。

本实用新型防斜复合钻具实施例三中，本实施例在图2实施例的基础上，即防斜复合钻具，包括：钻头1、带双稳定器的导向动力钻具2以及下部钻铤3；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具2包括：第一稳定器21、螺杆22以及第二稳定器23；其中，所述第一稳定器21与所述钻头1连接，所述螺杆22的第一端与所述第一稳定器21连接，所述第二稳定器23与所述螺杆22的第二端连接，所述下部钻铤3的第一端与所述第二稳定器23连接；可选地，所述防斜复合钻具还包括：柔性钻杆、随钻震击器、加重钻杆及第二钻杆，其中，所述柔性钻杆的第一端与所述下部钻铤的第二端连接，所述随钻震击器与所述柔性钻杆的第二端连接，所述加重钻杆的第一端与所述随钻震击器连接，所述第二钻杆与所述加重钻杆的第二端连接，可选地，所述防斜复合钻具可应用于煤系地层。其中，所述柔性钻杆用于：配合随钻震击器使用，所述随钻震击器用于井下发生卡钻时可以随时采用上击的方式解决卡钻问题，所述加重钻杆的用途与钻铤作用类似，用于施加钻压，其中，所述加重钻杆外径小，在易塌地层可有效防止卡钻事故的发生。

本实施例的防斜复合钻具，包括：钻头、带双稳定器的导向动力钻具及下部钻铤；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；可选地，所述带双稳定器的导向动力钻具为低速大扭矩动力钻具，所述螺杆为低速大扭矩螺杆，所述第一稳定器为三翼非对称直筋形，所述第二稳定器为三翼对称螺旋形；其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接；可选地，所述防斜复合钻具还包括：柔性钻杆、随钻震击器、加重钻杆及第二钻杆，也即通过采用两个稳定器组合可有效增大钻具组合的刚性，稳斜及防斜效果很好，从而提高钻井施工效率且节约生产成本。

本实施例中，以应用于柯24-1井对本实用新型作进一步的说明。如：柯24-1井为一口φ215.9mm井眼开发井，防斜复合钻具包括：φ215.9mm钻头、φ210mm第一稳定器、φ165mm单弯螺杆(1.25°)、φ212mm第二稳定器、φ159mm下部钻铤2根、φ214mm第三稳定器、φ159mm上部钻铤15根、以及φ127mm第一钻杆。可选地，本实用新型提供的防斜复合钻具还可应用于煤系地层，适用于煤系地层的防斜钻具包括：φ215.9mm钻头、φ210mm第一稳定器、φ165mm单弯螺杆(0.75°)、φ212mm第二稳定器、φ159mm下部钻铤*15根、柔性钻杆、φ159mm随钻震击器、φ127mm加重钻杆*9根以及φ127mm第二钻杆。

具体地，实施步骤如下：

1)、按照上述防斜复合钻具结构依次进行连接组装；可选地，若需钻煤系地层时，则去掉第三稳定器，采用“0-1”稳定器钻具组合，其中，“0”指近钻头稳定器(即第一稳定器)，“1”指钻头上部的一根钻具(如螺杆等)上部的稳定器(即第二稳定器)；

2)、下钻至井底后开泵循环，逐渐增大排量至设计排量36l/s，先测量井底井斜与方位数据，并根据井斜情况确定采取定向或复合钻井作业，如井斜≤3°,则开始正常复合钻进，如井斜＞3°，则开始定向降斜作业，其中，一般定向段长为3-5m即可，之后复合钻进每150m测斜一次，并根据稳斜情况随时调整复合钻井井段与钻井参数,以上作业程序重复进行；

3)、正常情况下钻进技术参数如下：PDC钻头钻压60-80KN，转盘转速45-60rpm，牙轮钻头钻压140-180KN，排量36l/s。

图4为本实用新型的防斜复合钻具与常规钻具的防斜效果对比图一，图中1号线与4号线分别代表吐哈油田柯24-1井与柯2401井采用本实用新型防斜复合钻具进行钻进的井斜曲线，3号线与2号线分别代表同区块柯24井与柯241井采用常规钻具进行钻进的井斜曲线，如图4所示，采用常规钻具钻进的柯24井最大井斜达11.47°，柯241井最大井斜达16.67°，最大井底水平位移218.8m，防斜效果较差；相比之下，采用本实用新型防斜复合钻具的柯24-1井与柯2401井平均最大井斜控制为4.5°，平均稳斜段长达400m，最大井底水平位移80.78m，防斜稳斜效果良好。

图5为本实用新型的防斜复合钻具与常规钻具的防斜效果对比图二，其中，吐哈油田柯2401井采用本实用新型防斜复合钻具，同区块柯241井采用常规钻具，如图5所示，采用本实用新型防斜复合钻具与常规钻具相比，定向段长缩短了84.36％，定向次数减少了86％，稳斜段长增加了1233.3％。

目前，本实用新型防斜复合钻具已应用于吐哈油田山前高陡构造煤系地层5余井次，防斜稳斜效果非常显著：所述井与同区块邻井整体钻井指标对比，完钻周期由101d缩短到54.49d，即缩短了46％；平均机械钻速由2.37m/h提高至4.00m/h，即提高了68.78％，应用井的井身质量全部达标，实现了山前高陡构造地层防斜打快的钻井目标。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种防斜复合钻具，其特征在于，包括：钻头、带双稳定器的导向动力钻具以及下部钻铤；其中，所述带双稳定器的导向动力钻具包括：第一稳定器、螺杆以及第二稳定器；其中，所述第一稳定器与所述钻头连接，所述螺杆的第一端与所述第一稳定器连接，所述第二稳定器与所述螺杆的第二端连接，所述下部钻铤的第一端与所述第二稳定器连接。

2.根据权利要求1所述的防斜复合钻具，其特征在于，所述第一稳定器为三翼非对称直筋形，所述第二稳定器为三翼对称螺旋形。

3.根据权利要求2所述的防斜复合钻具，其特征在于，所述导向动力钻具的弯角范围为大于等于0.75度，且小于等于1.25度；所述第一稳定器的直径范围为大于等于206毫米，且小于等于212毫米。

4.根据权利要求3所述的防斜复合钻具，其特征在于，所述带双稳定器的导向动力钻具为低速大扭矩动力钻具，所述螺杆为低速大扭矩螺杆。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的防斜复合钻具，其特征在于，还包括：第三稳定器，所述第三稳定器与所述下部钻铤的第二端连接。

6.根据权利要求5所述的防斜复合钻具，其特征在于，所述第三稳定器为长三翼对称螺旋稳定器。

7.根据权利要求6所述的防斜复合钻具，其特征在于，还包括：上部钻铤以及第一钻杆，其中，所述上部钻铤的第一端与所述第三稳定器连接，所述第一钻杆与所述上部钻铤的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的防斜复合钻具，其特征在于，所述下部钻铤的数量为2。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的防斜复合钻具，其特征在于，还包括：柔性钻杆、随钻震击器、加重钻杆及第二钻杆，其中，所述柔性钻杆的第一端与所述下部钻铤的第二端连接，所述随钻震击器与所述柔性钻杆的第二端连接，所述加重钻杆的第一端与所述随钻震击器连接，所述第二钻杆与所述加重钻杆的第二端连接。