CN209483209U - 一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，涉及石油天然气钻井完井领域，在连续管的末端顺序串联连接有连接器、钻杆、第一钻进单元和第二钻进单元，第一钻进单元的旋转方向和第二钻进单元的旋转方向相反，所述第一钻进单元的外径大于所述第二钻进单元的外径。本实用新型提出的用于连续管的自平衡扭矩钻井方法与装置能够降低钻井过程中作用在连续管管柱上的反扭矩，避免连续管钻井过程连续管屈曲。

Description

一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井完井领域，特别涉及一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置。

背景技术

连续管钻井技术是国内许多油田开发中后期长停井、低产低效井挖潜增储的主要手段。其采用连续管代替传统钻杆进行钻井作业，具有效率高、占地小、成本低、井底压力控制方便的特点，连续管与欠平衡流体结合，便于实现连续循环等技术优势，可广泛用于老井侧钻、老井加深及非常规油气藏开发，能够提高剩余油气采收率，减少作业风险，降低原油生产成本。

但是，由于连续管承受大扭矩时容易出现屈曲现象，导致常规连续管钻井作业无法像常规钻杆钻井时高钻压、大扭矩快速作业。现有的常规连续管钻井作业一般采用低钻压、高转速作业，钻井效率低。

鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，以期解决现有技术存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，能够降低钻井过程中作用在连续管管柱上的反扭矩，避免连续管钻井过程连续管屈曲。

为达到上述目的，本实用新型提出一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述自平衡扭矩钻井装置包括顺序串联连接的连续管、连接器、钻杆、第一钻进单元和第二钻进单元，所述第一钻进单元的旋转方向和所述第二钻进单元的旋转方向相反，所述第一钻进单元的外径大于所述第二钻井单元的外径。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述第一钻进单元包括第一钻头和用于驱动所述第一钻头的第一马达，所述第二钻进单元包括第二钻头和用于驱动所述第二钻头的第二马达，所述第一马达的旋转方向与所述第二马达的旋转方向相反，所述第一钻头的外径大于所述第二钻头的外径。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述第一马达为右旋螺杆钻具，所述第二马达为左旋螺杆钻具。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述第一钻头具有右旋切削结构，所述第二钻头具有左旋切削结构，所述第一马达与所述钻杆通过右旋螺纹连接。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述第一马达为左旋螺杆钻具，所述第二马达为右旋螺杆钻具。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述第一钻头具有左旋切削结构，所述第二钻头具有右旋切削结构，所述第一马达与所述钻杆通过左旋螺纹连接。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述第一钻头为扩眼器，所述第二钻头为领眼钻头。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述第二钻进单元的转速大于所述第一钻进单元的转速。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述钻杆为加重钻杆。

如上所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其中，所述连接器包括连接本体、连接衬套和多个固定螺栓，所述连接本体和所述连接衬套均呈圆筒状，所述连接衬套设置在连接本体的一端并套设在所述连接本体内，所述连接衬套的外壁与所述连接本体的内壁之间具有间隔并形成环形的安装空间，所述连续管插设在所述安装空间内，所述连接本体的外壁上开设有多个与所述安装空间相连通的安装孔，所述固定螺栓对应***所述安装孔内并顶抵在所述连续管的外壁上，所述固定螺栓的外壁与所述安装孔的内壁螺纹配合，所述连接本体的另一端与所述钻杆螺纹连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：

本实用新型提出的用于连续管的自平衡扭矩钻井方法及装置，利用第一钻进单元和第二钻进单元同时进行钻井作业，并且，在钻井过程中，第一钻进单元的旋转方向与第二钻进单元的旋转方向相反，这样，第一钻进单元产生的反扭矩与第二钻进单元产生的反扭矩的方向也相反，进而能够互相抵消，可大大降低钻井过程中作用在连续管管柱上的反扭矩，避免高钻压、高扭矩连续管钻井过程中连续管发生屈曲。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型提出的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置的结构示意图；

图2为本实用新型中连接器的结构示意图。

附图标记说明：

100、自平衡扭矩钻井装置； 10、连续管；

20、连接器； 21、连接本体；

22、连接衬套； 23、固定螺栓；

30、钻杆； 40、第一钻进单元；

41、第一钻头； 42、第一马达；

50、第二钻进单元； 51、第二钻头；

52、第二马达； 24、安装孔。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

本实用新型提出一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置100，如图1所示，该自平衡扭矩钻井装置100包括顺序串联连接的连续管10、连接器20、钻杆30、第一钻进单元40和第二钻进单元50，第一钻进单元40的旋转方向和第二钻进单元50的旋转方向相反。

本实用新型提出的自平衡扭矩钻井装置100用于实现一种连续管的自平衡扭矩钻井方法，在连续管10的末端顺序串联连接有连接器20、钻杆30、第一钻进单元40和第二钻进单元50，第一钻进单元40的旋转方向和第二钻进单元50的旋转方向相反。

本实用新型提出的用于连续管的自平衡扭矩钻井方法及装置，利用第一钻进单元40和第二钻进单元50同时进行钻井作业，并且，在钻井过程中，第一钻进单元40的旋转方向与第二钻进单元50的旋转方向相反，这样，第一钻进单元40产生的反扭矩与第二钻进单元50产生的反扭矩的方向也相反，进而能够互相抵消，可大大降低钻井过程中作用在连续管管柱上的反扭矩，避免高钻压、高扭矩连续管钻井过程中连续管发生屈曲。

在本实用新型一个可选的例子中，第二钻进单元50的转速高于第一钻进单元40的转速，进一步保证高效作业。

在本实用新型一个可选的例子中，第一钻进单元40包括第一钻头41和用于驱动第一钻头41转动的第一马达42，第二钻进单元50包括第二钻头51和用于驱动第二钻头52旋转的第二马达52，第一马达42的旋转方向与第二马达52的旋转方向相反。

在本实用新型一个可选的例子中，第一钻头41为扩眼器，第二钻头51为领眼钻头。

进一步的，第一钻头41可以为固定翼扩眼器，并且在该固定翼扩眼器一端加工有用于与第一马达42连接的公螺纹，另一端加工有用于与第二马达52连接的母螺纹。当然，第一钻头41并不限于固定以扩眼器，本领域技术人员可以选择现有的其它类型的扩眼器。

进一步的，第一钻头41的外径大于第二钻头51的外径，第一钻头41的外径为120mm，第二钻头51的外径为89mm。

在一个可选的例子中，如图1所示，第一马达42为右旋螺杆钻具，第一马达42的外径95mm，额定转速150rpm；第二马达52为左旋螺杆钻具，第二马达52的外径73mm，额定转速为150rpm。

优选的，第一钻头41具有右旋切削结构，第二钻头51具有左旋切削结构。

优选的，第一马达42与钻杆30通过右旋螺纹连接，以保证在钻进过程中，第一马达42与钻杆30螺纹连接的牢固度。

在本实施例中，如图1所示，在钻进时，第一马达42带动第一钻头41(扩眼器)右旋旋转破岩，产生左旋的反扭矩；第二马达52带动第二钻头51(领眼钻头)左旋旋转破岩，产生右旋的反扭矩。两个方向相反的反扭矩互相抵消，可大大降低钻井过程中连续管管柱上的反扭矩，避免高钻压、高扭矩连续管钻井过程连续管屈曲。

在本实用新型另一个可选的例子中，第一马达42为左旋螺杆钻具，第二马达52为右旋螺杆钻具。

优选的，第一钻头41具有左旋切削结构，第二钻头51具有右旋切削结构。

优选的，第一马达42与钻杆30通过左旋螺纹连接。

在钻进时，第一马达42带动第一钻头41(扩眼器)左旋旋转破岩，产生右旋的反扭矩；第二马达52带动第二钻头51(领眼钻头)右旋旋转破岩，产生左旋的反扭矩。两个方向相反的反扭矩互相抵消，可大大降低钻井过程中连续管管柱上的反扭矩，避免高钻压、高扭矩连续管钻井过程连续管屈曲。

在本实用新型一个可选的例子中，钻杆30为加重钻杆。钻杆30的主要作用是提供钻进钻压，而钻压是钻井实现的关键参数。加重钻杆能够承受更大的钻压，进一步保证高钻压、高扭矩钻井作业的顺利进行。加重钻杆的结构可以采用现有技术，在此不进行赘述。

在本实用新型一个可选的例子中，如图2所示，连接器20包括连接本体21、连接衬套22和多个固定螺栓23，连接本体21和连接衬套22均呈圆筒状，连接衬套22设置在连接本体21的一端并套设在连接本体21内，连接衬套22的外壁与连接本体21的内壁之间具有间隔并形成环形的安装空间，连续管10插设在上述安装空间内，连接本体21的外壁壁上开设有多个与安装空间相连通的安装孔24，固定螺栓23对应***安装孔24内并顶抵在连续管10的外壁上，固定螺栓23的外壁与安装孔14的内壁螺纹配合，连接本体21的另一端与钻杆30螺纹配合。

在一个可选的例子中，连接本体21的外径为102mm，连接本体21一端的外壁上加工有多个安装孔24，连接本体21的另一端加工有能够与钻杆30连接的公螺纹。连接衬套22的外壁上加工有圆凹；固定螺栓23的一端加工有外螺纹，固定螺栓23的另一端加工有球形凸起，该球形凸起能够顶抵在连续管10的外壁上。

现以一个2 7/8”连续管钻井为例，对本实用新型提出的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置进行详细说明：

首先，在井口组装工具串：第二钻头51通过螺纹与第二马达52连接；第二马达52通过螺纹与第一钻头41螺纹连接；第一钻头41与第一马达42螺纹连接；第一马达42与钻杆30螺纹连接；钻杆30与连接器20的连接本体21螺纹连接；连续管10内孔预置连接衬套22后***连接本体21内，将固定螺栓23拧入安装孔24内，通过固定螺栓23径向挤压固定连续管10。

其中，如图1所示，第一马达42为右旋螺杆钻具，第一钻头41为扩眼器，第二马达52为左旋螺杆钻具，第二钻头51为领眼钻头。

之后，将自平衡扭矩钻井装置100下入井内并开始钻井，钻井过程中，第一马达42带动第一钻头41右旋旋转破岩，产生左旋的反扭矩；在第一钻进单元40钻进一段时间后，在地下形成一孔眼；之后，第二钻进单元50下入该孔眼，第二马达52带动第二钻头51左旋旋转，由于第二钻头51的外径大于第一钻头41的外径，第二钻头51作用在孔眼的内壁上，扩大该孔眼的内径，由于第二钻头51左旋旋转破岩，产生右旋的反扭矩。两个方向相反的反扭矩互相抵消，可大大降低钻井过程中连续管管柱上的反扭矩，避免高钻压、高扭矩连续管钻井过程连续管屈曲。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述自平衡扭矩钻井装置包括顺序串联连接的连续管、连接器、钻杆、第一钻进单元和第二钻进单元，所述第一钻进单元的旋转方向和所述第二钻进单元的旋转方向相反，所述第一钻进单元的外径大于所述第二钻进单元的外径。

2.如权利要求1所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述第一钻进单元包括第一钻头和用于驱动所述第一钻头的第一马达，所述第二钻进单元包括第二钻头和用于驱动所述第二钻头的第二马达，所述第一马达的旋转方向与所述第二马达的旋转方向相反，所述第一钻头的外径大于所述第二钻头的外径。

3.如权利要求2所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述第一马达为右旋螺杆钻具，所述第二马达为左旋螺杆钻具。

4.如权利要求3所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述第一钻头具有右旋切削结构，所述第二钻头具有左旋切削结构，所述第一马达与所述钻杆通过右旋螺纹连接。

5.如权利要求2所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述第一马达为左旋螺杆钻具，所述第二马达为右旋螺杆钻具。

6.如权利要求5所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述第一钻头具有左旋切削结构，所述第二钻头具有右旋切削结构，所述第一马达与所述钻杆通过左旋螺纹连接。

7.如权利要求2所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述第一钻头为扩眼器，所述第二钻头为领眼钻头。

8.如权利要求1所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述第二钻进单元的转速大于所述第一钻进单元的转速。

9.如权利要求3所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述钻杆为加重钻杆。

10.如权利要求3所述的用于连续管的自平衡扭矩钻井装置，其特征在于，所述连接器包括连接本体、连接衬套和多个固定螺栓，所述连接本体和所述连接衬套均呈圆筒状，所述连接衬套设置在连接本体的一端并套设在所述连接本体内，所述连接衬套的外壁与所述连接本体的内壁之间具有间隔并形成环形的安装空间，所述连续管插设在所述安装空间内，所述连接本体的外壁上开设有多个与所述安装空间相连通的安装孔，所述固定螺栓对应***所述安装孔内并顶抵在所述连续管的外壁上，所述固定螺栓的外壁与所述安装孔的内壁螺纹配合，所述连接本体的另一端与所述钻杆螺纹连接。