CN108397136A - 一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，包括钻杆公扣、钻杆本体、硫化橡胶弹性接头、固定肋、滚珠、钢板弹簧和钻杆母扣，其目的是为了提供一种能够缩短水平井井眼曲率半径，能够降低钻具对导向筛管的磨损，能够降低井下高温环境对钻具性能的影响，成本低且易操作的弹性滚珠式钻具。本发明的主要作用是，硫化橡胶弹性接头作为连接钻具单元的装置，能够使钻具单元朝任意角度偏转，有利于减小水平井井眼曲率半径，并且硫化橡胶具有耐高温性，不会因井下高温影响而改变性能。当钻具与导向筛管接触时，固定肋内的滚珠以滚动摩擦的方式取代了传统钻具与导向筛管之间的滑动摩擦，减小了摩擦阻力，降低了导向筛管的受磨损程度。
Description
技术领域
本发明提供了一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，具体提供了一种能够缩短水平井井眼曲率半径，能够降低钻具对导向筛管的磨损，能够降低井下高温环境对钻具性能的影响，成本低且易操作的弹性滚珠式钻具。
背景技术
随着油气藏新探明储量中的可采储量的比例越来越小，而稠油、复杂小断块、低渗透及特低渗透油藏的储量越来越高，如何挖潜稠油油藏、厚油层顶部剩余油藏、被断层圈闭的局部剩余油藏和砂体规模小、开发效益差和综合调整难度大的储层，从而提高储层的动用程度、提高老油井产量和改善开发效果，已经成为各油田迫切需要解决的任务。
目前，在超短半径水平井中应用柔性钻具挖潜剩余油的技术凭借钻井费用少、单井控制面积大、可采储量大、挖潜针对性强、施工周期短和操作简便等多种优势，在各油田的应用中极具潜力。
但是，目前各大油田所使用的柔性钻具在结构上还有所欠缺，比如如何降低钻具对导向筛管的磨损，如何降低井下高温环境对钻具性能的影响等。本发明为了有效解决起下钻过程中钻具对导向筛管的磨损以及井下高温对钻具性能的影响，并有效缩短水平井的井眼曲率半径，提供了一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，能够有效缩短水平井的井眼曲率半径，能够有效降低钻具对导向筛管的磨损，能够有效降低井下高温环境对钻具性能的影响，成本低且易操作。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：
(1)一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，包括钻杆公扣、钻杆本体、硫化橡胶弹性接头、固定肋、滚珠、钢板弹簧和钻杆母扣。
(2)15个固定肋采用焊接的方式均匀地安装在钻杆本体的外壁面上，以保证固定肋内的滚珠能够与导向筛管充分接触。
(3)每个固定肋内都安装有1条钢板弹簧，用于辅助滚珠的压缩与复位，钢板弹簧的两端焊接在固定肋上。
(4)每条钢板弹簧上都均匀设置着7个中孔，每个中孔的孔面都打磨成与滚珠相配合的凹球面，用于降低滚珠做滚动运动时的阻力。
(5)每条固定肋内都含有7颗滚珠，分别对应钢板弹簧上的7个中孔。
(6)滚珠的直径与固定肋的宽度近似相等，以保证钻具贴向导向筛管时，滚珠能够与导向筛管相接触。
(7)滚珠设计为空心，以此来减轻其自身的重量，降低钻具与导向筛管之间的摩擦阻力，减小导向筛管的受磨损程度。
(8)滚珠的材料硬度要小于导向筛管的材料硬度，当滚珠与导向筛管相接触时，发生磨损的将是滚珠，从而减小导向筛管的受磨损程度。
(9)使用硫化橡胶弹性接头作为钻具单元之间的连接装置，硫化橡胶弹性接头具有良好的弹性，能够使钻具单元朝任意角度偏转，有利于减小水平井的井眼曲率半径，硫化橡胶弹性接头具有耐高温性，不会因井下高温的影响而改变其材料性能，硫化橡胶弹性接头具有良好的拉伸强度，能够保证钻具单元之间扭矩的传递。
本发明的优点：
(1)本发明固定肋内安装的滚珠以滚动摩擦的方式取代了传统钻具与导向筛管之间的滑动摩擦，降低了二者之间的摩擦阻力，减小了导向筛管的受磨损程度。
(2)本发明采用硫化橡胶弹性接头作为钻具单元之间的连接装置，硫化橡胶弹性接头具有良好的弹性，能够使钻具单元朝任意角度偏转，有利于降低水平井的井眼曲率半径，避免了无效造斜钻进，降低了施工成本。
(3)本发明采用硫化橡胶弹性接头作为钻具单元之间的连接装置，硫化橡胶弹性接头具有耐高温性，其不会因井下高温环境的影响而改变钻具的性能。
(4)本发明采用硫化橡胶弹性接头作为钻具单元之间的连接装置，硫化橡胶弹性接头具有良好的拉伸强度，能够保证钻具单元之间扭矩的传递。
(5)本发明所用材料成本低且易得，降低了装备制造成本与要求，操作简便，不需要特殊装置进行辅助作业，降低了施工成本。
附图说明
图1为本发明的剖面图。
图2为本发明的立体图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
本发明包括钻杆公扣1、硫化橡胶弹性接头2、滚珠3、钻杆本体4、钢板弹簧5、固定肋6、钻杆母扣7。
本发明的固定肋6的数量为15个，采用焊接的方式均匀地安装在钻杆本体4的外壁面上，以保证固定肋6内的滚珠3能够与导向筛管充分接触。
本发明的15个固定肋6内都安装有1条钢板弹簧5，用于辅助滚珠3的压缩与复位，钢板弹簧5的两端焊接在固定肋6上。
本发明的每条钢板弹簧5上都均匀设置着7个中孔，每个中孔的孔面都打磨成与滚珠3相配合的凹球面，用于降低滚珠3做滚动运动时的阻力。
本发明的每条固定肋6内都含有7颗滚珠3，分别对应钢板弹簧5上的7个中孔。
本发明的滚珠3的直径与固定肋6的宽度近似相等，以保证钻具贴向导向筛管时，滚珠3能够与导向筛管相接触。
本发明的滚珠3设计为空心，以此来减轻其自身的重量，降低钻具与导向筛管之间的摩擦阻力，减小导向筛管的受磨损程度。
本发明的滚珠3的材料硬度要小于导向筛管的材料硬度，当滚珠3与导向筛管相接触时，发生磨损的将是滚珠3，从而减小导向筛管的受磨损程度。
本发明使用硫化橡胶弹性接头2作为钻具单元之间的连接装置，硫化橡胶弹性接头2具有良好的弹性，能够使钻具单元朝任意角度偏转，有利于缩短水平井的井眼曲率半径，硫化橡胶弹性接头2具有耐高温性，不会因井下高温的影响而改变其材料性能，硫化橡胶弹性接头2具有良好的拉伸强度，能够保证钻具单元之间扭矩的传递。
Claims (10)
1.一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，包括钻杆公扣、钻杆本体、硫化橡胶弹性接头、固定肋、滚珠、钢板弹簧和钻杆母扣，其特征在于，15个固定肋采用焊接的方式均匀地安装在钻杆本体的外壁面上，以保证固定肋内的滚珠能够与导向筛管充分接触。
2.根据权利要求1所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，每个固定肋内都安装有一条钢板弹簧，用于辅助滚珠的压缩与复位，钢板弹簧的两端焊接在固定肋上。
3.根据权利要求2所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，每条钢板弹簧上都均匀设置着7个中孔。
4.根据权利要求3所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，每个中孔的孔面都打磨成与滚珠相配合的凹球面，用于降低滚珠做滚动运动时的阻力。
5.根据权利要求4所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，每条固定肋内都含有7颗滚珠，分别对应钢板弹簧上的7个中孔。
6.根据权利要求5所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，滚珠的直径与固定肋的宽度近似相等，以保证钻具贴向导向筛管时，滚珠能够与导向筛管相接触。
7.根据权利要求6所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，滚珠设计为空心，以此来减轻其自身的重量，降低钻具与导向筛管之间的摩擦阻力，减小导向筛管的受磨损程度。
8.根据权利要求7所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，滚珠的材料硬度要小于导向筛管的材料硬度，当滚珠与导向筛管相接触时，发生磨损的将是滚珠，从而减小导向筛管的受磨损程度。
9.根据权利要求1所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，使用硫化橡胶弹性接头作为钻具单元之间的连接装置，硫化橡胶弹性接头具有良好的弹性，能够使钻具单元朝任意角度偏转，有利于缩短水平井的井眼曲率半径，硫化橡胶弹性接头具有耐高温性，不会因井下高温的影响而改变其材料性能，硫化橡胶弹性接头具有良好的拉伸强度，能够保证钻具单元之间扭矩的传递。
10.根据权利要求1所述的一种应用于超短半径水平井的弹性滚珠式钻具，其特征在于，钻杆本体的长度与钻具单元间的偏转角度相关。
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