CN108952572A - 一种连续管钻井井下可调导向钻井工具 - Google Patents

一种连续管钻井井下可调导向钻井工具 Download PDF

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叶建良
秦绪文
寇贝贝
卢秋平
赵锦栋
陈靓
王偲
史浩贤
边陪明
邵忠
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling

Abstract

本发明公开了一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，包括上接头、内筒、节流管、挠性管、活塞杆、定位球座、调节筒、锁紧筒和下接头；所述上接头的一端与所述内筒连接，另一端与所述定位球座连接；所述挠性管的一端与所述内筒连接，另一端与所述锁紧筒连接；所述内筒的中部设置有一节流管，所述内筒上周向设置有内筒通孔，所述挠性管上周向设置有挠性管通孔；所述节流管在压力作用下会与内筒和挠性管的内壁发生相对滑动，以使所述节流管处于第一位置和第二位置；所述第一位置为：节流管将内筒通孔封闭，且挠性管通孔处于打开状态；所述第二位置为：节流管将挠性管通孔封闭，且内筒通孔处于打开状态。

Description

一种连续管钻井井下可调导向钻井工具
技术领域
本发明涉及钻井设备领域，尤其涉及一种连续管钻井井下可调导向钻井工具。
背景技术
连续管钻井(Coiled Tubing Drilling，CTD)是一种采用连续管完成钻井的技术。自20世纪90年代初获得成功。近年来成为热门钻井新技术，广泛应用于海上和陆地油田，作业范围包括钻井、修井、完井、试采油等。随着连续管材料和制造工艺的发展进步，特别是连续自动焊接，连续高频淬火工艺的进步，使得连续管成本大幅度降低、寿命进一步提高，现场大范围内广泛使用成为可能。
连续管钻井技术因其成本低、操作简单、污染小、占地面积窄的特点在国内外有着广泛的应用前景，其主要应用于微小井眼不大于钻井中，然而由于连续管柱的不可旋转性，必须采用井下定向的方法来调整钻具工具面角度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其能实现井下钻具组合弯度动态可调，满足连续管定向钻井条件的技术需求。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，包括上接头、内筒、节流管、挠性管、活塞杆、定位球座、调节筒、锁紧筒和下接头；所述上接头的一端与所述内筒连接，另一端与所述定位球座连接；所述挠性管的一端与所述内筒连接，另一端与所述锁紧筒连接；所述定位球座与所述锁紧筒之间设置有调节筒，所述内筒的中部设置有一节流管，所述内筒上周向设置有内筒通孔，所述挠性管上周向设置有挠性管通孔；所述节流管在压力作用下会与内筒和挠性管的内壁发生相对滑动，以使所述节流管处于第一位置和第二位置；所述第一位置为：节流管将内筒通孔封闭，且挠性管通孔处于打开状态；所述第二位置为：节流管将挠性管通孔封闭，且内筒通孔处于打开状态；所述定位球座的内腔设置有定位球座通孔，所述定位球座上轴向设置有偏心台阶孔，所述偏心台阶孔内设置有一活塞杆，所述活塞杆与所述调节筒连接，所述挠性管依次穿过所述定位球座通孔、调节筒的内孔和锁紧筒的内孔后与所述下接头连接。
进一步地，所述连续管钻井井下可调导向钻井工具还包括上部钻柱和下部钻柱，所述上接头与所述上部钻柱丝扣连接，所述下接头与所述下部钻柱丝扣连接。
进一步地，所述上接头的一端与所述内筒丝扣连接，另一端与所述定位球座丝扣连接；所述挠性管的一端与所述内筒丝扣连接，另一端与所述锁紧筒丝扣连接。
进一步地，所述节流管上设置有节流管台阶面，所述节流管台阶面上安装有节流弹簧，所述内筒的内腔设置有一内筒台阶面，所述内筒台阶面与所述节流管连接。
进一步地，所述内筒的内腔与所述上接头的内腔和定位球座相连形成第一腔体，所述内筒通孔与所述第一腔体连通，所述挠性管的内腔与所述上接头内腔和定位球座相连形成第二腔体，所述挠性管通孔与所述第二腔体连通。
进一步地，所述内筒通孔均匀设置在所述内筒的中部，所述内筒通孔的数量为两个，所述挠性管通孔均匀设置在所述挠性管的上部，所述挠性管通孔的数量为两个。
进一步地，所述活塞杆上设置有凸起台阶，所述凸起台阶上安装有复位弹簧，所述活塞杆和复位弹簧安装在所述偏心台阶孔内。
进一步地，所述调节筒上设置有内凹球面，所述定位球座上设置有外凸球面，所述内凹球面与所述外凸球面卡合连接，所述调节筒的侧面设置有一斜面槽，所述活塞杆的下部设置有一斜面，所述斜面槽与所述斜面卡合连接，所述挠性管与所述调节筒的内孔贴合连接。
进一步地，所述挠性管与所述定位球座通孔贴合连接，所述挠性管由挠性材料制成。
进一步地，所述锁紧筒的内腔与所述挠性管丝扣连接，所述锁紧筒与所述调节筒连接。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明可以让挠性管产生弯曲变形，能在井下实现弯曲角度调整。
(2)本发明利用钻井液的节流压差进行驱动，控制简单可靠。
(3)本发明为流体机械原理，结构简单，可适应井下复杂的工况。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具未使用状态时的结构示意图。
图2为发明所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具弯曲状态时的结构示意图。
图中：1-上接头、2-内筒、3-节流管、4-挠性管、5-活塞杆、6-定位球座、7-调节筒、8-锁紧筒、9-下接头、21-内筒通孔、31-节流管台阶面、41-挠性管通孔、51-复位弹簧、61-偏心台阶孔、71-斜面槽、311-节流弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，包括上接头1、内筒2、节流管3、挠性管4、活塞杆5、定位球座6、调节筒7、锁紧筒8和下接头9；所述上接头1的上端与上部钻柱丝扣连接，所述下接头9的下端与下部钻柱丝扣连接。
具体地，丝扣连接又称螺纹连接，它是通过内外螺纹把管道与管道、管道与阀门连接起来，这种连接主要用于钢管、铜管和高压的连接。
具体地，所述上接头1的内腔中部与所述内筒2的上部丝扣连接，所述上接头1的内腔下部与所述定位球座6丝扣连接；所述挠性管4的上部与所述内筒2的下部丝扣连接，所述挠性管4的下部与所述锁紧筒8丝扣连接；
具体地，所述定位球座6与所述锁紧筒8之间设置有调节筒7，所述内筒2的中部设置有一节流管3，所述节流管3上设置有节流管台阶面31，所述节流管台阶面31上安装有节流弹簧311。
具体地，所述内筒2上周向设置有内筒通孔21，所述内筒通孔21均匀设置在所述内筒2的中部，所述内筒通孔21的数量为两个，所述内筒2的内腔与所述上接头1的内腔和定位球座6相连形成第一腔体，所述内筒通孔21与所述第一腔体连通，所述内筒2的内腔设置有一内筒台阶面，所述内筒台阶面与所述节流管3连接。
具体地，所述挠性管4上周向设置有挠性管通孔41，所述挠性管通孔41均匀设置在所述挠性管4的上部，所述挠性管通孔41的数量为两个，所述挠性管4的内腔与所述上接头1内腔和定位球座6相连形成第二腔体，所述挠性管通孔41与所述第二腔体连通。
具体地，所述节流管3在压力作用下会与内筒2和挠性管4的内壁发生相对滑动，以使所述节流管3处于第一位置和第二位置，如图1所示，节流管3位于第一位置，如图2所示，节流管3位于第二位置；所述第一位置为：节流管3将内筒通孔21封闭，且挠性管通孔41处于打开状态；所述第二位置为：节流管3将挠性管通孔41封闭，且内筒通孔21处于打开状态；。
具体地，所述定位球座6的内腔设置有定位球座通孔，所述定位球座6上轴向设置有偏心台阶孔61，所述偏心台阶孔61内设置有一活塞杆5，所述活塞杆5与所述调节筒7连接，所述挠性管4依次穿过所述定位球座通孔、调节筒7的内孔和锁紧筒8的内孔后与所述下接头9连接。
具体地，所述活塞杆5上设置有凸起台阶，所述凸起台阶上安装有复位弹簧51，所述活塞杆5和复位弹簧51安装在所述偏心台阶孔61内。
具体地，所述调节筒7上设置有内凹球面，所述定位球座6上设置有外凸球面，所述内凹球面与所述外凸球面卡合连接，所述调节筒7的侧面设置有一斜面槽71，所述活塞杆5的下部设置有一斜面，所述斜面槽71与所述斜面卡合连接，所述挠性管4与所述调节筒7的内孔贴合连接。
具体地，所述挠性管4与所述定位球座通孔贴合连接，所述挠性管4由挠性材料制成，挠性是指物体受力变形，作用力失去之后不能恢复原状的性质，常用于矿物学、金属学(金属学中并存的刚性、抗拉强度等)，挠性材料包括绿泥石和铝质材料且不仅限于绿泥石和铝质材料，还包括一切具有挠性的材料。
具体地，所述锁紧筒8的内腔与所述挠性管4丝扣连接，所述锁紧筒8压紧所述调节筒7。
本实施例的工作过程如下：
当该连续管钻井井下可调向钻井工具下入至设计位置时，如果钻井液流量较小时，如图1所示，节流管3的节流压差作用小，节流管3在节流弹簧311作用不发生移动，挠性管4的上部周向设置的挠性管通孔41连通活塞杆5所在的挠性管4的内腔和上接头1的内腔与定位球座6形成的第一腔体，这时第一腔体内的压力较低，活塞杆5不发生移动和不发生弯曲；如果钻井液流量较大时，如图2所示，节流管3的节流压差作用力大，节流管3会向下移动，挠性管4上部的两个挠性管通孔41被封闭，内筒2中部的两个内筒通孔21打开，这时活塞杆5所在第一腔体的压力高，推动活塞杆5向下移动，活塞杆5下端的斜面推动调节筒7绕着定位球座6下端外凸球面产生切向滑移，调节筒7使挠性管4产生弯曲变形，从而实现井下调节钻具组合的弯曲角度，进而调节并导向，本发明利用钻井液的节流压差进行驱动，控制简单可靠，可适应井下复杂的工况。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：包括上接头(1)、内筒(2)、节流管(3)、挠性管(4)、活塞杆(5)、定位球座(6)、调节筒(7)、锁紧筒(8)和下接头(9)；所述上接头(1)的一端与所述内筒(2)连接，另一端与所述定位球座(6)连接；所述挠性管(4)的一端与所述内筒(2)连接，另一端与所述锁紧筒(8)连接；所述定位球座(6)与所述锁紧筒(8)之间设置有调节筒(7)，所述内筒(2)的中部设置有一节流管(3)，所述内筒(2)上周向设置有内筒通孔(21)，所述挠性管(4)上周向设置有挠性管通孔(41)；所述节流管(3)在压力作用下会与内筒(2)和挠性管(4)的内壁发生相对滑动，以使所述节流管(3)处于第一位置和第二位置；所述第一位置为：节流管(3)将内筒通孔(21)封闭，且挠性管通孔(41)处于打开状态；所述第二位置为：节流管(3)将挠性管通孔(41)封闭，且内筒通孔(21)处于打开状态；所述定位球座(6)的内腔设置有定位球座通孔，所述定位球座(6)上轴向设置有偏心台阶孔(61)，所述偏心台阶孔(61)内设置有一活塞杆(5)，所述活塞杆(5)与所述调节筒(7)连接，所述挠性管(4)依次穿过所述定位球座通孔、调节筒(7)的内孔和锁紧筒(8)的内孔后与所述下接头(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：还包括上部钻柱和下部钻柱，所述上接头(1)与所述上部钻柱丝扣连接，所述下接头(9)与所述下部钻柱丝扣连接。
3.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述上接头(1)的一端与所述内筒(2)丝扣连接，另一端与所述定位球座(6)丝扣连接；所述挠性管(4)的一端与所述内筒(2)丝扣连接，另一端与所述锁紧筒(8)丝扣连接。
4.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述节流管(3)上设置有节流管台阶面(31)，所述节流管台阶面(31)上安装有节流弹簧(311)，所述内筒(2)的内腔设置有一内筒台阶面，所述内筒台阶面与所述节流管(3)连接。
5.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述内筒(2)的内腔与所述上接头(1)的内腔和定位球座(6)相连形成第一腔体，所述内筒通孔(21)与所述第一腔体连通，所述挠性管(4)的内腔与所述上接头(1)内腔和定位球座(6)相连形成第二腔体，所述挠性管通孔(41)与所述第二腔体连通。
6.根据权利要求5所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述内筒通孔(21)均匀设置在所述内筒(2)的中部，所述内筒通孔(21)的数量为两个，所述挠性管通孔(41)均匀设置在所述挠性管(4)的上部，所述挠性管通孔(41)的数量为两个。
7.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述活塞杆(5)上设置有凸起台阶，所述凸起台阶上安装有复位弹簧(51)，所述活塞杆(5)和复位弹簧(51)安装在所述偏心台阶孔(61)内。
8.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述调节筒(7)上设置有内凹球面，所述定位球座(8)上设置有外凸球面，所述内凹球面与所述外凸球面卡合连接，所述调节筒(7)的侧面设置有一斜面槽(71)，所述活塞杆(5)的下部设置有一斜面，所述斜面槽与所述斜面卡合连接，所述挠性管(4)与所述调节筒(7)的内孔贴合连接。
9.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述挠性管(4)与所述定位球座通孔贴合连接，所述挠性管(4)由挠性材料制成。
10.根据权利要求1所述的一种连续管钻井井下可调导向钻井工具，其特征在于：所述锁紧筒(8)的内腔与所述挠性管(4)丝扣连接，所述锁紧筒(8)与所述调节筒(7)连接。
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CN112523695A (zh) * 2020-12-04 2021-03-19 北京建工环境修复股份有限公司 一种连续管的钻井定向机构及钻采设备
CN112523694A (zh) * 2020-12-04 2021-03-19 北京建工环境修复股份有限公司 一种连续管的钻井定向机构及钻采设备

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