CN106609657A - 钻具组合和使用其进行钻井的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种钻具组合和使用其进行钻井的方法。该钻具组合包括弯螺杆马达；扶正器，扶正器的上端与弯螺杆马达的转子固定连接；钻头，钻头的上端与扶正器的下端固定连接。该钻具组合在钻进过程中能修整井壁，同时有助于减小“托压”发生概率，提高定向钻井的效率。

Description

钻具组合和使用其进行钻井的方法

技术领域

本发明涉及油气、矿山等技术领域，具体涉及一种用于水平井、大位移井的定向钻的钻具组合和使用其进行钻井的方法。

背景技术

近二十年来，水平井技术由于其可提高油气单井产量、实现规模效益开发的优势而迅速发展起来，并在石油天然气勘探开发领域发挥了重要作用。

钻具组合的性能直接影响施工进度和井眼的质量。在水平井、大位移井钻井中，由于钻进产生的井眼曲率比起伏较大，造成钻柱在井眼中上提下放的摩阻扭矩变大。而且在钻具钻进过程中，钻柱长时间静止与井底接触，粘卡的风险增加，进而在钻进过程中频繁出现“托压”现象。

现有技术中，现场工程师依据井眼，并依靠加强短起与划眼等措施来改善井壁质量，尤其是发生“托压”现象时，通过短起活动钻具后，重新下入到井底并重新调整工具面来继续钻进，由此，影响钻井效率。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种钻具组合和使用其进行钻井的方法。该钻具组合能有助于降低“托压”发生概率，有效提高定向钻井的效率。

根据本发明的一方面，提出了一种钻具组合，包括：

弯螺杆马达，

扶正器，扶正器的上端与弯螺杆马达的转子固定连接，

钻头，钻头的上端与扶正器的下端固定连接。

在一个实施例中，扶正器包括：

扶正器本体，

上接头，上接头设置在扶正器本体的上端用于与弯螺杆马达的转子固定连接，

下接头，下接头设置在扶正器本体的下端用于与钻头固定连接，

楞条，楞条构造为设置在扶正器本体的外周壁上的凸出体，

抗摩擦片，设置在楞条的外周壁上和端壁上。

在一个实施例中，楞条在扶正器本体的外周壁上为螺旋线分布。

在一个实施例中，相邻的楞条之间的距离为2-4厘米。

在一个实施例中，在楞条上设置有轴向的槽。

在一个实施例中，在楞条的周向上设置4-6个槽，且槽在周向上均匀。

根据本发明的另一方面，提出一种使用上述钻具组合进行钻井的方法，包括以下步骤：

步骤一：装配钻具组合，从上到下将钻杆、随钻测量仪器、弯螺杆马达、扶正器、钻头依次连接，其中，扶正器与弯螺杆马达的转子固定连接，

步骤二：将装配好的钻具组合与钻机连接，并被下入到井眼中，

步骤三：钻进，

步骤四：划眼，

步骤五：将钻具组合通过钻机提出井眼，

步骤六：拆卸钻具组合。

在一个实施例中，在步骤三中，采用滑动式钻进，使钻头和扶正器在弯螺杆马达带动下旋转。

在一个实施例中，在步骤三中，采用复合式钻进，使钻机带动钻具组合旋转，同时，使弯螺杆马达带动扶正器和钻头旋转。

在一个实施例中，钻机输出的旋转速度为30-50转每分钟，弯螺杆马达输出的旋转速度为120-200转每分钟。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过将扶正器设置在弯螺杆马达的转子上，使得扶正器能随着弯螺杆马达的转子一起旋转，则扶正器不仅起到支点作用，还具有侧向切削能力，以达到修整井壁的功能。同时，旋转的扶正器可以搅动岩屑，减小岩屑在井底的沉积，改善井底的清洁程度，进而减小“托压”发生概率，有效提高定向钻井的效率。另外，该钻具组合结构简单，可靠性高。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的实施例的钻具组合的结构图；

图2显示了根据本发明的实施例的扶正器的结构图；

图3显示了来自图2的扶正器的左视图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1详细显示了根据本发明的实施例的钻具组合100的结构图。如图1所示，钻具组合100包括弯螺杆马达1、扶正器2和钻头3。其中，扶正器2的上端与弯螺杆马达1的转子固定连接，以在弯螺杆马达1的转子带动下一起旋转，从而起到修整井壁的作用。钻头3的上端与扶正器2的下端固定连接，以跟随弯螺杆马达1的转子转动，从而切屑地层。

由此，通过将扶正器2设置在弯螺杆马达1的转子上，使得扶正器2能随着弯螺杆马达1的转子一同旋转，则使得扶正器2不仅起到支点作用，还具有侧向切削能力，以达到修整井壁的功能。同时，旋转的扶正器2可以搅动钻具组合100与井壁间的流体的作用，可将钻井产生的岩屑等固相搅动起来并被钻井液带走，减小岩屑在井底的沉积，改善井底的清洁程度，进而减小“托压”发生概率，有效提高定向钻井的效率。另外，该钻具组合结构简单，可靠性高。

根据本发明的一个实施例，如图2、3所示，扶正器2包括扶正器本体21、上接头22、下接头23、楞条24和抗摩擦片25。其中，扶正器本体21构造为管状的中空结构。上接头22设置在扶正器本体21的上端，以用于与弯螺杆马达1的转子固定连接。例如，上接头22可构造为公螺纹，以与构造在弯螺杆马达1的转子上的母螺纹连接，通过这种结构形式实现了扶正器2与弯螺杆马达1的固定连接，同时这种连接方式简单，有利于快速更换。下接头23设置在扶正器本体21的下端，用于与钻头3固定连接。优选地，下接头23上可以设置母螺纹，以与钻头3上的公螺纹固定连接。这种连接方式结构简单，易于实现。

楞条24构造为设置在扶正器本体21的外周壁上的凸出体，以用于在钻具组合100钻进过程中，起到扶正作用。同时，扶正器2还需要在弯螺杆马达1带动下旋转，以切削修整井壁。为了提高扶正器2的切削能力和使用寿命，优选地，楞条24由硬质合金制造。例如，楞条24由碳化钨硬质合金制造。而为了进一步增加楞条24的耐摩擦性能，提高切削岩土的能力，在楞条24还设置有抗摩擦片25。抗摩擦片25以镶嵌的方式设置在楞条24的外周壁上和端壁上。例如，楞条24的端壁可以构造为斜面状。

在一个优选的实施例中，楞条24在扶正器本体21的外周壁上为螺旋线分布。这种设置简单，易于实现。同时，这种设置有利于扶正器2在地层井眼中进行旋进运动。进一步优选地，相邻的楞条24之间的距离为2-4厘米。需要说明地是，此处所述的楞条24之间的距离为垂线距离。通过这种设置可以减小楞条24与地层的接触面积，减小了磨削过程中的扭振强度，从而确保扶正器2在井眼中更顺利地前进。

在一个优选的实施例中，在楞条24上设置有槽26，槽26沿扶正器2的轴向分布。并且，在楞条24的周向上设置4-6个槽，同时，槽26在周向上均匀。通过这种设置进一步地提高了扶正器2的井壁修整功能，有助于提高井壁光滑度。

钻具组合100还包括设置在弯螺杆马达1的上端的随钻测量仪器4，以及设置在随钻测量仪器4上端的钻杆5。需要说明地是，钻具组合100还包括一些其他的部件和结构，而这些部件和结构是本领域技术人员所熟知的，在此略去详细描述。

下面根据图1-3详细论述使用上述钻具组合100进行钻井的方法。钻井方法包括以下步骤：

首先，装配钻具组合100。也就是，从上到下依次将钻杆5、随钻测量仪器4、弯螺杆马达1、扶正器2、钻头3连接。

接着，将装配好的钻具组合100与钻机连接，并被下入到井眼中。

再次，按照设计井眼轨迹进行钻进操作。在钻进过程中，具有两种钻井方式：滑动钻进和复合钻进。在实际施工过程中，可确定两种钻井方式的比例来实现井眼轨迹控制。

其中，滑动钻进是指弯螺杆马达1及其上部的钻杆5、随钻测量仪器4不进行旋转，只有钻头3和扶正器2在弯螺杆马达1的转子的带动下旋转。此时，扶正器2可以与钻头3一起转动，在起到支点作用的同时，还可以起到修整井壁的作用。现有常规定向钻进产生的井眼质量较差，因而每钻完一段后即需花费较长的时间进行划眼作业来修整井壁。通过上述可旋转的靠近钻头3的扶正器2，便能实现在钻进过程中对井壁进行修整作业，以减小了单独的划眼作业频率，从而提高了钻井效率。同时旋转的扶正器2还具有搅动钻具组合100与井壁间流体的作用，可将钻井产生的岩屑等固相搅动起来并被钻井液带走，有利于清洁井底，对钻井安全也具有积极作用。

其中，复合钻进是指钻具组合100全部旋转以进行钻进的工作方式。弯螺杆马达1以及其以上的钻杆5和随钻测量仪器4在钻机的带动下以较低速度旋转。扶正器2和钻头3在弯螺杆马达1的转子带动下以较高速度旋转。例如，弯螺杆马达1的输出转速可为120-200转/分钟之间。而钻机的输出转速在为30-50转/分钟。在复合钻进过程中，钻具组合100具有可旋转扶正器2，其修整井壁的功能进一步改善了复合钻进形成井眼的质量。

又次，进行划眼作业。也就是，在钻完一段井眼后，通过上下活动钻具组合100，将井壁的不规则棱角等进行修整，提高井眼的光滑度。具有上述结构的钻具组合100在划眼过程中具有更高的修整效率和质量。同时，扶正器2切削岩石相对钻头3切削岩石更温和，形成的井壁更光滑，因而划眼效率也比采用传统定向钻具组合更高。

还有，在完成钻井作业后由钻机将钻具组合100起出井眼。

最后，拆卸钻具组合100，以将各部件放置在井场管架等规定场所。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种钻具组合，其特征在于，包括：

弯螺杆马达，

扶正器，所述扶正器的上端与所述弯螺杆马达的转子固定连接，

钻头，所述钻头的上端与所述扶正器的下端固定连接。

2.根据权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述扶正器包括：

扶正器本体，

上接头，所述上接头设置在所述扶正器本体的上端用于与所述弯螺杆马达的转子固定连接，

下接头，所述下接头设置在所述扶正器本体的下端用于与所述钻头固定连接，

楞条，所述楞条构造为设置在所述扶正器本体的外周壁上的凸出体，

抗摩擦片，设置在所述楞条的外周壁上和端壁上。

3.根据权利要求2所述的钻具组合，其特征在于，所述楞条在所述扶正器本体的外周壁上为螺旋线分布。

4.根据权利要求3所述的钻具组合，其特征在于，相邻的楞条之间的距离为2-4厘米。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的钻具组合，其特征在于，在所述楞条上设置有轴向的槽。

6.根据权利要求5所述的钻具组合，其特征在于，在所述楞条的周向上设置4-6个所述槽，且所述槽在周向上均匀。

7.一种使用根据权利要求1到6中任一项所述的钻具组合进行钻井的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：装配所述钻具组合，从上到下将钻杆、随钻测量仪器、弯螺杆马达、扶正器、钻头依次连接，其中，所述扶正器与所述弯螺杆马达的转子固定连接，

步骤二：将装配好的所述钻具组合与钻机连接，并被下入到井眼中，

步骤三：钻进，

步骤四：划眼，

步骤五：将所述钻具组合通过所述钻机提出井眼，

步骤六：拆卸所述钻具组合。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤三中，采用滑动式钻进，使所述钻头和所述扶正器在所述弯螺杆马达带动下旋转。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤三中，采用复合式钻进，使所述钻机带动所述钻具组合旋转，同时，使所述弯螺杆马达带动所述扶正器和所述钻头旋转。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述钻机输出的旋转速度为30-50转每分钟，所述弯螺杆马达输出的旋转速度为120-200转每分钟。