CN110792392A - 一种复合式钻井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合式钻井方法，属于石油天然气技术领域，包括钻井支架、钻井组件，其特征在于：钻井组件包括输送筒、钻孔器，输送筒呈圆筒状，且输送筒内部设有输送螺杆，输送螺杆的外圈与输送筒的内壁设有10cm‑15cm间隙，输送螺杆中部插接有转动轴，转动轴的上端穿过输送筒连接驱动液缸的输出端，转动轴的下端连接通过连接轴连接钻孔器，连接轴与输送筒底部接触部位套设有轴承。本发明采用机械自动化控制，极大的降低了钻井时所产生的噪音、减少了灰尘产生的同时也减少了井下起钻次数，提高了钻孔效率。

Description

一种复合式钻井方法

技术领域

本发明属于石油天然气技术领域，具体涉及一种复合式钻井方法。

背景技术

石油开采是指在有石油储存的地方对使用进行挖掘、提取的行为。在开采石油的过程中，石油从储层流入井底，又从井底上升到井口的驱动方式。

钻井工程在油气田开发中，有着十分重要的地位，在建设一个油气田中，钻井工程往往要占总投资的50％以上。一个油气田的开发，往往要打几百个口甚至几千个口或更多的井；对用于开采、观察和控制等不同目的的井(入生产井、注入井、观察井)以及专为检查水洗油效果的检查井等)有不同的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合式钻井方法，采用机械自动化控制，极大的降低了钻井时所产生的噪音、减少了灰尘产生的同时也减少了井下起钻次数，提高了钻孔效率。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种复合式钻井装置，包括钻井支架、钻井组件，其特征在于：钻井组件包括输送筒、钻孔器，输送筒呈圆筒状，且输送筒内部设有输送螺杆，输送螺杆的外圈与输送筒的内壁设有10cm-15cm间隙，输送螺杆中部插接有转动轴，转动轴的上端穿过输送筒连接驱动液缸的输出端，转动轴的下端连接通过连接轴连接钻孔器，连接轴与输送筒底部接触部位套设有轴承。本发明的钻孔装置能对所需要钻井的地面进行快速的钻井，钻井深度由液压伸缩杆所控制，固定座内部的滑块与输送筒侧面的滑轨相配合，进一步对钻井组件加固，使钻井组件在钻井时不易偏离其原有钻孔位置同时也保证了钻井组件上下伸缩时的灵活性，输送筒内的输送螺杆用于对钻孔时所产生的泥土、石子等杂物进行传送，有效的减少了钻头抬起次数，加快了钻井效率，输送螺杆中部的转动轴通过连接轴连接钻孔器，通过该方式连接能钻孔器与输送螺杆可同步运作，保证了泥土、石子等杂物能正常排出，避免对输送筒的堵塞。

作为优选，输送筒外侧开设有对称的滑道，滑道向输送筒内侧凹陷，滑道与滑块滑动配合，且滑块位于地面上方，输送筒顶部两侧开设有排泄口，输送筒底面开设有集污口。在钻孔过程中输送筒两侧的滑道可沿滑块上下滑动，滑块与滑道的配合使输送筒在运动时始终处于一条直线上，避免了钻孔时孔位的偏离错位，输送筒底部的集污口能收集钻孔器所排出的泥土石子，通过输螺杆输送至排泄口，再对泥土石子进行收集并清理。

作为优选，钻井支架位于地面上方，钻井支架顶面中部连接有液压伸缩杆，液压伸缩杆的末端固连驱动液缸，驱动液缸下方中部连接钻井组件。钻井支架用于对整个设备进行支撑，钻井支架中部的液压伸缩杆控制钻井组件的伸缩及钻井时的进给量，驱动液缸也会控制输送螺杆及钻孔器的转速，避免钻井过快或过慢导致的井孔质量出现问题。

作为优选，滑块固定于固定座内部，固定座通过螺栓与地面连接，且固定座呈圆台形。固定座的设置进一步保障了整个钻井设备在工作时的稳定性，滑块设于固定座内部，在钻井组件运作时滑块始终会处于静止状态。

作为优选，钻孔器内部顶面设有驱动电源，驱动电源通过导线连接压电驱动器，压电驱动器顶部通过螺钉安装于安装板下表面，压电驱动器中部下方连接调幅器，调幅器的输出端连接自由块，自由块正下方设有震动盘，震动盘与自由块之间存在共振区，震动盘底面与钻头顶面固连。钻孔器内部的驱动电源给压电驱动器提供电源，通电后的压电驱动器驱动调幅器，使调幅器发出高频率的震动，震动的作用力作用与自由块上，自由块自下震动到震动盘，震动盘将震动产生的力转化为高频的冲击力传输给钻头，使井孔内部与钻头接触的部位会产生多条裂纹，有利于对井孔进行进一步的开采。

作为优选，钻孔器外表面环布有弧形板，弧形板沿钻孔器轴向至少设有三排，且弧形板之间等距排列，每块弧形板3个端面的中心处均设有锥角，且设置的锥角垂直于弧形板端面，弧形板的底面为矩形，弧形板的底面与钻孔器的轴线呈15°-18°的夹角，弧形板的顶部端面至钻孔器的外表面的距离为6cm-8cm，弧形板向内侧弯曲，其弧面弯曲角度在40°-50°之间，每块弧形板中部开设有通孔，通孔内穿有固定环，弧形板上下两侧设有导流盘，导流盘缠绕于钻孔器表面。钻孔器外表面环布有弧形板，该弧形板竖直向至少设有3排，弧形板各端面还设有锥角，上述设置的目的在于钻孔器工作时可带动钻孔器表面的弧形板、导流盘及钻孔器底部的钻头旋转，将钻头可将石子、泥土冲击成块状，导流板将击块的石子、泥土向上输送，成块的石子在向上输送过程中会出现钻头卡死或石子无法进入输送筒内，弧形板在旋转时其端面的锥角会对石子泥土进行二次击碎，将石子、泥土击碎成小块，以便于导流盘的输送，弧形板弧面弯曲角度在该设置的范围内，随着钻孔器转速的加快，弧形板周围的空气流动速度会相应加快并产生气流，产生的气流会将钻孔时所产生的噪音打散，并逐渐将其消除，以达到降噪的目的，同时弧形叶片倾斜连接在钻孔器表面能有效的阻挡部分在钻孔时所向上窜升的灰尘，保证了钻孔现场及周边的环境。

作为优选，钻孔器的直径小于输送筒的直径，钻孔器顶部设置的导流盘与输送筒底面的集污口相配合。钻孔器的直径小于输送筒，导流盘与集污口相配合上述设置是为了钻孔器在工作时将所排出的石子、泥土会更顺畅的排至输送筒内，保证了装置的正常工作。

一种复合式钻井方法，用于钻取具有井段的钻井，钻井方法包括以下步骤；

步骤一：对地面进行勘测，并将钻井支架与钻井组件设于地面上方；

步骤二：驱动液压伸缩杆推动钻井组件向井内移动，对地面进行钻井；

步骤三：对钻井过程进行实时监测，并记录下钻井时所产生的相关数据；

步骤四：在钻孔结束后，驱动液压伸缩杆使钻井组件复位。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过液压伸缩杆对钻井组件的钻井速度进行控制，钻井组件沿着滑块滑动，钻井轨迹不会发生偏移，钻井时所产生的石子泥土会被钻孔器进一步的破碎，再从输送筒中输送至钻井区域外，极大的减少了钻井组件抬起的次数，提高了钻井效率，钻井器表面弧形板特殊设置有效的减少的噪音的产生还阻挡了灰尘向上窜升，保证了钻井现场及周边的环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的钻井示意图；

图2是本发明的钻井组件的结构示意图；

图3是本发明的钻孔器的结构示意图；

图4是本发明钻孔器的内部结构示意图；

图5是本发明对比实验数据图。

附图标记说明：1钻井支架；2液压伸缩杆；3驱动液缸；4固定座；5滑块；6钻井组件；7输送筒；8排泄口；9滑道；10输送螺杆；11转动轴；12轴承；13集污口；14连接轴；15驱动电源；16共振区；17压电驱动器；18调幅器；19钻孔器；20自由块；21震动盘；22钻头；23导流盘；24弧形板；25固定环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见图1-5所示，一种复合式钻井装置，包括钻井支架1、钻井组件6，其特征在于：钻井组件6包括输送筒7、钻孔器19，输送筒7呈圆筒状，且输送筒7内部设有输送螺杆10，输送螺杆10的外圈与输送筒7的内壁设有10cm-15cm间隙，输送螺杆10中部插接有转动轴11，转动轴11的上端穿过输送筒7连接驱动液缸3的输出端，转动轴11的下端连接通过连接轴14连接钻孔器19，连接轴14与输送筒7底部接触部位套设有轴承12。本发明的钻孔装置能对所需要钻井的地面进行快速的钻井，钻井深度由液压伸缩杆所控制，固定座内部的滑块与输送筒侧面的滑轨相配合，进一步对钻井组件加固，使钻井组件在钻井时不易偏离其原有钻孔位置同时也保证了钻井组件上下伸缩时的灵活性，输送筒内的输送螺杆用于对钻孔时所产生的泥土、石子等杂物进行传送，有效的减少了钻头抬起次数，加快了钻井效率，输送螺杆中部的转动轴通过连接轴连接钻孔器，通过该方式连接能钻孔器与输送螺杆可同步运作，保证了泥土、石子等杂物能正常排出，避免对输送筒的堵塞。

输送筒7外侧开设有对称的滑道9，滑道9向输送筒7内侧凹陷，滑道9与滑块5滑动配合，且滑块5位于地面上方，输送筒7顶部两侧开设有排泄口8，输送筒7底面开设有集污口13。在钻孔过程中输送筒两侧的滑道可沿滑块上下滑动，滑块与滑道的配合使输送筒在运动时始终处于一条直线上，避免了钻孔时孔位的偏离错位，输送筒底部的集污口能收集钻孔器所排出的泥土石子，通过输螺杆输送至排泄口，再对泥土石子进行收集并清理。

钻井支架1位于地面上方，钻井支架1顶面中部连接有液压伸缩杆2，液压伸缩杆2的末端固连驱动液缸3，驱动液缸3下方中部连接钻井组件6。钻井支架用于对整个设备进行支撑，钻井支架中部的液压伸缩杆控制钻井组件的伸缩及钻井时的进给量，驱动液缸也会控制输送螺杆及钻孔器的转速，避免钻井过快或过慢导致的井孔质量出现问题。

滑块2固定于固定座4内部，固定座4通过螺栓与地面连接，且固定座4呈圆台形。固定座的设置进一步保障了整个钻井设备在工作时的稳定性，滑块设于固定座内部，在钻井组件运作时滑块始终会处于静止状态。

钻孔器19内部顶面设有驱动电源15，驱动电源15通过导线连接压电驱动器17，压电驱动器17顶部通过螺钉安装于安装板下表面，压电驱动器17中部下方连接调幅器18，调幅器18的输出端连接自由块20，自由块20正下方设有震动盘21，震动盘21与自由块之间存在共振区16，震动盘21底面与钻头22顶面固连。钻孔器内部的驱动电源给压电驱动器提供电源，通电后的压电驱动器驱动调幅器，使调幅器发出高频率的震动，震动的作用力作用与自由块上，自由块自下震动到震动盘，震动盘将震动产生的力转化为高频的冲击力传输给钻头，使井孔内部与钻头接触的部位会产生多条裂纹，有利于对井孔进行进一步的开采。

钻孔器19外表面环布有弧形板24，弧形板24沿钻孔器19轴向至少设有三排，且弧形板24之间等距排列，每块弧形板243个端面的中心处均设有锥角，且设置的锥角垂直于弧形板24端面，弧形板24的底面为矩形，弧形板24的底面与钻孔器19的轴线呈15°的夹角，弧形板24的顶部端面至钻孔器19的外表面的距离为7cm，弧形板24向内侧弯曲，其弧面弯曲角度在40°-50°之间，每块弧形板24中部开设有通孔，通孔内穿有固定环25，弧形板24上下两侧设有导流盘23，导流盘23缠绕于钻孔器19表面。钻孔器外表面环布有弧形板，该弧形板竖直向至少设有3排，弧形板各端面还设有锥角，上述设置的目的在于钻孔器工作时可带动钻孔器表面的弧形板、导流盘及钻孔器底部的钻头旋转，将钻头可将石子、泥土冲击成块状，导流板将击块的石子、泥土向上输送，成块的石子在向上输送过程中会出现钻头卡死或石子无法进入输送筒内，弧形板在旋转时其端面的锥角会对石子泥土进行二次击碎，将石子、泥土击碎成小块，以便于导流盘的输送，弧形板弧面弯曲角度在该设置的范围内，随着钻孔器转速的加快，弧形板周围的空气流动速度会相应加快并产生气流，产生的气流会将钻孔时所产生的噪音打散，并逐渐将其消除，以达到降噪的目的，同时弧形叶片倾斜连接在钻孔器表面能有效的阻挡部分在钻孔时所向上窜升的灰尘，保证了钻孔现场及周边的环境。

钻孔器19的直径小于输送筒7的直径，钻孔器19顶部设置的导流盘23与输送筒7底面的集污口13相配合。钻孔器的直径小于输送筒，导流盘与集污口相配合上述设置是为了钻孔器在工作时将所排出的石子、泥土会更顺畅的排至输送筒内，保证了装置的正常工作。

一种复合式钻井方法，用于钻取具有井段的钻井，钻井方法包括以下步骤；

步骤一：对地面进行勘测，并将钻井支架与钻井组件设于地面上方；

步骤二：驱动液压伸缩杆推动钻井组件向井内移动，对地面进行钻井；

步骤三：对钻井过程进行实时监测，并记录下钻井时所产生的相关数据；

步骤四：在钻孔结束后，驱动液压伸缩杆使钻井组件复位。

实施例2：

结合图1至图5详细描述钻井方法，首先需要对地面进行勘测，确保所选取的区域可被正常开采，接着将钻井支架1安装在需要开采的地面上方，钻井支架1中部下方依次连接有液压伸缩杆2、驱动液缸3、钻井组件6，启动液压伸缩杆2与驱动液缸3，使液压伸缩杆2推动钻井组件6向下移动，驱动液缸3驱动螺旋输送杆10与钻头22旋转，对井孔进行开采，向下开采过程中输送筒7会沿着地面上方滑块5给定的方向向下滑动，不会出现孔位打偏的现象，钻井时所产生的石子、泥土均会被输送筒7输送至井孔外部，减少了钻井组件6抬钻的次数，提高了钻井的效率，在钻孔结束后，驱动液压伸缩杆2使钻井组件6复位。

实施例3：

在某地势平整、空旷，地面地质均匀，无其他施工及噪音的区域，选取本发明中的钻井装置(实验组)与同类型的钻机(对照组)安装于地面上方，进行钻井时钻井深度及噪声的测试，设置实验的的钻井总深度为1600m，每向下钻200m对现场噪声量进行测评并记录；

在多次记录后实验结果如附图5，实验组在钻井深至600m时所产生的噪音最大，其在600m后噪音逐渐减小，相比与对照组，实验组工作时产生所产生的噪声控制在75dB左右明显低于对照组所产生的噪音。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种复合式钻井装置，包括钻井支架(1)、钻井组件(6)，其特征在于：所述钻井组件(6)包括输送筒(7)、钻孔器(19)，所述输送筒(7)呈圆筒状，且输送筒(7)内部设有输送螺杆(10)，所述输送螺杆(10)的外圈与输送筒(7)的内壁设有10cm-15cm间隙，所述输送螺杆(10)中部插接有转动轴(11)，所述转动轴(11)的上端穿过输送筒(7)连接驱动液缸(3)的输出端，所述转动轴(11)的下端连接通过连接轴(14)连接钻孔器(19)，所述连接轴(14)与输送筒(7)底部接触部位套设有轴承(12)。

2.根据权利要求1所述的一种复合式钻井装置，其特征在于：所述输送筒(7)外侧开设有对称的滑道(9)，所述滑道(9)向输送筒(7)内侧凹陷，所述滑道(9)与滑块(5)滑动配合，且滑块(5)位于地面上方，所述输送筒(7)顶部两侧开设有排泄口(8)，所述输送筒(7)底面开设有集污口(13)。

3.根据权利要求1所述的一种复合式钻井装置，其特征在于：所述钻井支架(1)位于地面上方，所述钻井支架(1)顶面中部连接有液压伸缩杆(2)，所述液压伸缩杆(2)的末端固连驱动液缸(3)，所述驱动液缸(3)下方中部连接钻井组件(6)。

4.根据权利要求2所述的一种复合式钻井装置，其特征在于：所述滑块(2)固定于固定座(4)内部，所述固定座(4)通过螺栓与地面连接，且固定座(4)呈圆台形。

5.根据权利要求1所述的一种复合式钻井装置，其特征在于：所述钻孔器(19)内部顶面设有驱动电源(15)，所述驱动电源(15)通过导线连接压电驱动器(17)，所述压电驱动器(17)顶部通过螺钉安装于安装板下表面，所述压电驱动器(17)中部下方连接调幅器(18)，所述调幅器(18)的输出端连接自由块(20)，所述自由块(20)正下方设有震动盘(21)，所述震动盘(21)与自由块之间存在共振区(16)，所述震动盘(21)底面与钻头(22)顶面固连。

6.根据权利要求1所述的一种复合式钻井装置，其特征在于：所述钻孔器(19)外表面环布有弧形板(24)，所述弧形板(24)沿钻孔器(19)轴向至少设有三排，且弧形板(24)之间等距排列，每块所述弧形板(24)3个端面的中心处均设有锥角，且设置的锥角垂直于弧形板(24)端面，所述弧形板(24)的底面为矩形，弧形板(24)的底面与钻孔器(19)的轴线呈15°-18°的夹角，所述弧形板(24)的顶部端面至钻孔器(19)的外表面的距离为6cm-8cm，所述弧形板(24)向内侧弯曲，其弧面弯曲角度在40°-50°之间，每块所述弧形板(24)中部开设有通孔，所述通孔内穿有固定环(25)，所述弧形板(24)上下两侧设有导流盘(23)，所述导流盘(23)缠绕于钻孔器(19)表面。

7.根据权利要求1所述的一种复合式钻井装置，其特征在于：所述钻孔器(19)的直径小于输送筒(7)的直径，所述钻孔器(19)顶部设置的导流盘(23)与输送筒(7)底面的集污口(13)相配合。

8.一种复合式钻井方法，用于钻取具有井段的钻井，其特征在于：所述的钻井方法包括以下步骤；

步骤一：对地面进行勘测，并将钻井支架(1)与钻井组件(6)设于地面上方；

步骤二：驱动液压伸缩杆(2)推动钻井组件(6)向井内移动，对地面进行钻井；

步骤三：对钻井过程进行实时监测，并记录下钻井时所产生的相关数据；

步骤四：在钻孔结束后，驱动液压伸缩杆(2)使钻井组件(6)复位。

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