CN112392418A - 一种钻井用井底局部欠压短节 - Google Patents

一种钻井用井底局部欠压短节 Download PDF

Info

Publication number
CN112392418A
CN112392418A CN202011275126.1A CN202011275126A CN112392418A CN 112392418 A CN112392418 A CN 112392418A CN 202011275126 A CN202011275126 A CN 202011275126A CN 112392418 A CN112392418 A CN 112392418A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
shell
drilling
bearing
gland
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011275126.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陈新海
杨恺
付潇
陈新勇
李毅
杨文娟
王永安
王乐顶
邓昌松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Petroleum Corp
CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Original Assignee
China National Petroleum Corp
CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China National Petroleum Corp, CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd filed Critical China National Petroleum Corp
Priority to CN202011275126.1A priority Critical patent/CN112392418A/zh
Publication of CN112392418A publication Critical patent/CN112392418A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/006—Accessories for drilling pipes, e.g. cleaners
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded

Abstract

本发明公开了一种钻井用井底局部欠压短节，短节安装在上部钻具和下部钻具之间，短节包括外壳、止退压盖、涡轮、推力轴承，短节中心通道钻井液自上而下以次由止退压盖中心通孔、涡轮中心通孔以及外壳中心通孔流至下部钻具，短节环空通道钻井液自下而上以次由外壳中心通孔、涡轮中心通孔以及止退压盖中心通孔流至上部钻具。钻井液流动时推动主动涡轮叶片旋转，经滚筒带动副动涡轮叶片旋转，主副动涡轮叶片反向布置，副动涡轮叶片旋转时推动环空钻井液上行，降低短节下部环空液柱压力，实现欠压。

Description

一种钻井用井底局部欠压短节
技术领域
本发明涉及石油天然气钻探领域,尤其涉及一种钻井用井底局部欠压短节。
背景技术
随着浅部油气藏的勘探开发步入中后期、深井、超深井的需求逐渐增加，勘探开发井的钻进上主要面临两个方面的问题：①油气井的钻进速度，②钻进过程中油气资源的发现和保护。在油气井的钻井提速上，钻头方面出现了如狮虎兽钻头、各种异型齿钻头、360钻头等，提速工具上出现了如大功率螺杆、抗高温螺杆、涡轮钻具、扭力冲击器等，其中360钻头通过提高钻头的研磨性提升钻速，螺杆和涡轮钻具通过提供高转速提升钻进速度，扭力冲击器通过保护PDC钻头提升钻进速度，虽均不同程度的促进了钻进的提速，但都没能助力油气发现和保护。在钻进过程中油气资源的发现和保护上，欠平衡钻进得到发展，目前市场的欠平衡装备相对复杂，其主要是通过井口的旋转控制头控制井口回压，以达到欠平衡的目的。控制井口回压的方法会是整个井筒的液柱压力降低，对于井壁不稳定的井，上部裸眼井段可能会出现井壁垮塌和井眼缩颈等复杂，造成钻具阻卡甚至埋钻具事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种钻井用井底局部欠压短节，在钻进时降低井底局部液柱压力，形成欠压，提高机械钻速，助力油气发现。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钻井用井底局部欠压短节，短节安装在上部钻具和下部钻具之间，短节包括外壳、止退压盖、涡轮、推力轴承，外壳为带底的圆筒，圆筒的顶端车有内螺纹，外壳的底面靠近圆筒的内壁车有一圈多孔的下部钻井液流道，外壳底面的中心开有通孔，通孔分别延伸凸出外壳底面的两侧，其中凸出在外壳底面外侧的通孔上车有与下部钻具连接的外螺纹；止退压盖为带顶的圆筒，圆筒的底端车有外螺纹，止退压盖的顶面靠近圆筒的内壁车有一圈多孔的上部钻井液流道，止退压盖的顶面的中心开有通孔，通孔分别延伸凸出止退压盖的顶面的两侧，其中凸出在止退压盖顶面外侧的通孔上车有与上部钻具连接的内螺纹，外壳顶端的内螺纹和止退压盖的底端外螺纹连接形成一体；涡轮包括中心轴、主动涡轮叶片、滚筒和副动涡轮叶片，主动涡轮叶片设置在中心轴和滚筒之间，副动涡轮叶片设置在滚筒外壁上，主动涡轮叶片与副动涡轮叶片反向，滚筒通过推力轴承密封连接在延伸凸出外壳底面里侧的通孔和延伸凸出止退压盖顶面里侧的通孔之间，使涡轮在外壳内旋转，钻进时形成欠压。
所述滚筒上下端分别车有轴承内圈滚道和轴承密封槽，延伸凸出外壳底面里侧通孔的顶端车有包括下外圈滚道和下轴承密封槽的轴承外圈，延伸凸出止退压盖顶面里侧通孔的底端车有包括上外圈滚道和上轴承密封槽的轴承外圈，保持架设置在轴承内外圈滚道之间，保持架上车有滚珠槽和密封键，密封键与下轴承密封槽、上轴承密封槽配合，起到密封作用。
所述主动涡轮叶片和副动涡轮叶片分别为沿圆周均分布置的6片。
所述主动涡轮叶片为沿中心轴上下布置的两组。
本发明的有益效果是：在井底附近局部出现欠平衡，既能通过降低井底液柱压力，提升机械钻速和助力与油气资源的发现和保护，又能保证上部裸眼井段液柱压力，不致因压力降低造成井下复杂。
附图说明
图1是本发明的钻井用井底局部欠压短节的剖面图；
图2是本发明的钻井用井底局部欠压短节的横剖面图；
图3是本发明的钻井用井底局部欠压短节的外壳剖面图；
图4是本发明的钻井用井底局部欠压短节的外壳俯视图；
图5是本发明的钻井用井底局部欠压短节的止退压盖剖面图；
图6是本发明的钻井用井底局部欠压短节的止退压盖俯视图；
图7是本发明的钻井用井底局部欠压短节的涡轮俯视图；
图8是本发明的钻井用井底局部欠压短节的涡轮纵剖面图；
图9是本发明的钻井用井底局部欠压短节的轴承保持架和滚珠俯视图；
图10是本发明的钻井用井底局部欠压短节的轴承保持架和滚珠纵剖面图。
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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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1-10所示，本发明的钻井用井底局部欠压短节，短节安装在上部钻具和下部钻具之间，短节包括外壳1、止退压盖2、涡轮3、推力轴承，外壳1为带底的圆筒，圆筒的顶端车有内螺纹，外壳的底面靠近圆筒的内壁车有一圈多孔的下部钻井液流道1-1，外壳底面的中心开有通孔，通孔分别延伸凸出外壳底面的两侧，其中凸出在外壳1底面外侧的通孔上车有与下部钻具连接的外螺纹；止退压盖2为带顶的圆筒，圆筒的底端车有外螺纹，止退压盖2的顶面靠近圆筒的内壁车有一圈多孔的上部钻井液流道2-1，止退压盖的顶面的中心开有通孔，通孔分别延伸凸出止退压盖的顶面的两侧，其中凸出在止退压盖顶面外侧的通孔上车有与上部钻具连接的内螺纹，外壳1顶端的内螺纹和止退压盖2的底端外螺纹连接形成一体；涡轮3包括中心轴3-1、主动涡轮叶片3-2、滚筒3-6和副动涡轮叶片3-5，主动涡轮叶片3-2设置在中心轴3-1和滚筒3-6之间，副动涡轮叶片3-5设置在滚筒3-6外壁上，主动涡轮叶片3-2与副动涡轮叶片3-5反向，滚筒3-6通过推力轴承密封连接在延伸凸出外壳底面里侧的通孔和延伸凸出止退压盖顶面里侧的通孔之间，使涡轮3在外壳1内旋转，钻进时形成欠压。
所述滚筒3-6上下端分别车有轴承内圈滚道3-3和轴承密封槽3-4，延伸凸出外壳底面里侧通孔的顶端车有包括下外圈滚道1-2和下轴承密封槽1-3的轴承外圈，延伸凸出止退压盖顶面里侧通孔的底端车有包括上外圈滚道2-2和上轴承密封槽2-3的轴承外圈，保持架5设置在轴承内外圈滚道之间，保持架上车有滚珠槽4-2和密封键4-1，密封键4-1与下轴承密封槽1-3、上轴承密封槽2-3配合，起到密封作用。
所述主动涡轮叶片3-2和副动涡轮叶片3-4分别为沿圆周均分布置的6片。
所述主动涡轮叶片3-2为沿中心轴3-1上下布置的两组。
本发明的短节、外壳和止退压盖通过螺纹连接，外壳和止退压盖分别与涡轮通过轴承配合，形成一个能够在钻进时降低井底局部液柱压力，形成井底欠压的机构。所述的外壳上端通过螺纹与止退压盖连接在一起，下端通过螺纹与钻具连接。底部车有钻井液流道，内部通过轴承与涡轮连接，其中在轴承外圈车有滚珠滑道和密封键槽。所述的止退压盖上端通螺纹与钻具连接，下端通过螺纹与装置外壳连接，顶部车有钻井液流道，内部通过轴承与涡轮连接，其中在轴承外圈车有滚珠滑道和密封键槽。所述的涡轮上端通过轴承与止退压盖连接，下端通过轴承与装置外壳连接，内外涡轮叶片反向部署，当钻井液经由涡轮叶片连接滚筒进入下部钻具时，推动内部主动涡轮叶片旋转，进而带动外部副动涡轮叶片旋转，副动涡轮叶片的旋转推动环空钻井液往井口运动，降低井底压力，形成井底欠平衡，现场施工中可根据施工需求调整涡轮级数，以满足施工要求。涡轮为整个装置的核心。
所述的推力轴承内与涡轮连接，外与装置外壳和止退压盖连接，使主动涡轮叶片能将动能传递至副动涡轮叶片，且其上车有密封键和密封键槽，以实现涡轮叶片连接滚筒内外密封。
安装步骤：一、将轴承保持架和滚珠置于装置外壳内部的轴承外圈上，使密封键嵌入密封键槽；二、将涡轮底部轴承内圈置于轴承保持架上，使密封键嵌入密封键槽；三、将轴承保持架和滚珠5置于装置涡轮顶部的轴承内圈上，使密封键嵌入密封键槽；四、将止退压盖和装置外壳通过螺纹连接，并使止退压盖内部轴承外圈座于轴承保持架上，且密封键嵌入密封槽。
短节中心通道钻井液自上而下以次由止退压盖中心通孔、涡轮中心通孔以及外壳中心通孔流至下部钻具，短节环空通道钻井液自下而上以次由外壳中心通孔、涡轮中心通孔以及止退压盖中心通孔流至上部钻具。钻井液流动时推动主动涡轮叶片旋转，经滚筒带动副动涡轮叶片旋转，主副动涡轮叶片反向布置，副动涡轮叶片旋转时推动环空钻井液上行，降低短节下部环空液柱压力，实现欠压。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种钻井用井底局部欠压短节，短节安装在上部钻具和下部钻具之间，其特征在于，短节包括外壳(1)、止退压盖(2)、涡轮(3)、推力轴承，外壳(1)为带底的圆筒，圆筒的顶端车有内螺纹，外壳的底面靠近圆筒的内壁车有一圈多孔的下部钻井液流道(1-1)，外壳底面的中心开有通孔，通孔分别延伸凸出外壳底面的两侧，其中凸出在外壳(1)底面外侧的通孔上车有与下部钻具连接的外螺纹；止退压盖(2)为带顶的圆筒，圆筒的底端车有外螺纹，止退压盖(2)的顶面靠近圆筒的内壁车有一圈多孔的上部钻井液流道(2-1)，止退压盖的顶面的中心开有通孔，通孔分别延伸凸出止退压盖的顶面的两侧，其中凸出在止退压盖顶面外侧的通孔上车有与上部钻具连接的内螺纹，外壳(1)顶端的内螺纹和止退压盖(2)的底端外螺纹连接形成一体；涡轮(3)包括中心轴(3-1)、主动涡轮叶片(3-2)、滚筒(3-6)和副动涡轮叶片(3-5)，主动涡轮叶片(3-2)设置在中心轴(3-1)和滚筒(3-6)之间，副动涡轮叶片(3-5)设置在滚筒(3-6)外壁上，主动涡轮叶片(3-2)与副动涡轮叶片(3-5)反向，滚筒(3-6)通过推力轴承密封连接在延伸凸出外壳底面里侧的通孔和延伸凸出止退压盖顶面里侧的通孔之间，使涡轮(3)在外壳(1)内旋转，钻进时形成欠压。
2.根据权利要求1所述钻井用井底局部欠压短节，其特征在于，所述滚筒(3-6)上下端分别车有轴承内圈滚道(3-3)和轴承密封槽(3-4)，延伸凸出外壳底面里侧通孔的顶端车有包括下外圈滚道(1-2)和下轴承密封槽(1-3)的轴承外圈，延伸凸出止退压盖顶面里侧通孔的底端车有包括上外圈滚道(2-2)和上轴承密封槽(2-3)的轴承外圈，保持架(5)设置在轴承内外圈滚道之间，保持架上车有滚珠槽(4-2)和密封键(4-1)，密封键(4-1)与下轴承密封槽(1-3)、上轴承密封槽(2-3)配合，起到密封作用。
3.根据权利要求1所述钻井用井底局部欠压短节，其特征在于，所述主动涡轮叶片(3-2)和副动涡轮叶片(3-4)分别为沿圆周均分布置的6片。
4.根据权利要求1所述钻井用井底局部欠压短节，其特征在于，所述主动涡轮叶片(3-2)为沿中心轴(3-1)上下布置的两组。
CN202011275126.1A 2020-11-13 2020-11-13 一种钻井用井底局部欠压短节 Pending CN112392418A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011275126.1A CN112392418A (zh) 2020-11-13 2020-11-13 一种钻井用井底局部欠压短节

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011275126.1A CN112392418A (zh) 2020-11-13 2020-11-13 一种钻井用井底局部欠压短节

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112392418A true CN112392418A (zh) 2021-02-23

Family

ID=74600768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011275126.1A Pending CN112392418A (zh) 2020-11-13 2020-11-13 一种钻井用井底局部欠压短节

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112392418A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101749252A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井工艺研究院 扶正式井下环空抽吸螺杆涡轮泵
CN202926259U (zh) * 2012-10-20 2013-05-08 中国石油化工股份有限公司 环空脉冲射流发生器
CN104653130A (zh) * 2015-02-15 2015-05-27 东北石油大学 一体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具
CN104675346A (zh) * 2015-02-15 2015-06-03 东北石油大学 分体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具
US9500203B2 (en) * 2013-10-08 2016-11-22 Henry A. Baski Turbine-pump system bowl assembly
CN107401373A (zh) * 2017-07-31 2017-11-28 西南石油大学 一种涡轮钻具轴向冲击载荷自适应调节装置
CN107575178A (zh) * 2017-10-30 2018-01-12 中国石油大学(北京) 一种控制井筒环空压力的降压短节
CN109826576A (zh) * 2019-03-15 2019-05-31 中国石油集团工程技术研究院有限公司 自清洁磁传动降压携岩短管
CN109882098A (zh) * 2019-03-15 2019-06-14 中国石油集团工程技术研究院有限公司 螺旋降压携岩短管
CN210977391U (zh) * 2019-08-29 2020-07-10 中石化石油工程技术服务有限公司 旋流发生器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101749252A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井工艺研究院 扶正式井下环空抽吸螺杆涡轮泵
CN202926259U (zh) * 2012-10-20 2013-05-08 中国石油化工股份有限公司 环空脉冲射流发生器
US9500203B2 (en) * 2013-10-08 2016-11-22 Henry A. Baski Turbine-pump system bowl assembly
CN104653130A (zh) * 2015-02-15 2015-05-27 东北石油大学 一体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具
CN104675346A (zh) * 2015-02-15 2015-06-03 东北石油大学 分体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具
CN107401373A (zh) * 2017-07-31 2017-11-28 西南石油大学 一种涡轮钻具轴向冲击载荷自适应调节装置
CN107575178A (zh) * 2017-10-30 2018-01-12 中国石油大学(北京) 一种控制井筒环空压力的降压短节
CN109826576A (zh) * 2019-03-15 2019-05-31 中国石油集团工程技术研究院有限公司 自清洁磁传动降压携岩短管
CN109882098A (zh) * 2019-03-15 2019-06-14 中国石油集团工程技术研究院有限公司 螺旋降压携岩短管
CN210977391U (zh) * 2019-08-29 2020-07-10 中石化石油工程技术服务有限公司 旋流发生器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7549487B2 (en) Mandrel and bearing assembly for downhole drilling motor
CA2732327C (en) Universal joint assembly
US4773489A (en) Core drilling tool for boreholes in rock
CA2991159C (en) Catch sleeve for a housing and mandrel assembly for a downhole drilling motor
RU2613671C2 (ru) Скважинный буровой снаряд, снабженный гидромуфтой, и способ его использования
CN108798503B (zh) 螺杆式周向冲击钻井工具
US10907410B2 (en) Compound angle bearing assembly
US4613002A (en) Downhole drilling tool with improved swivel
CN114293913A (zh) 一种基于机械解耦的井下降摩减阻工具及方法
CN108625786B (zh) 一种旋转扩眼引鞋及管串
CN202483467U (zh) 一种球铰螺杆钻具万向轴
CN112392418A (zh) 一种钻井用井底局部欠压短节
CN214170456U (zh) 一种旋转引鞋
CN205578550U (zh) 一种利用液体摩擦的钻杆离合器
CN211038584U (zh) 一种钻井用井下液动井眼修复清洁工具
CN109952411B (zh) 具有旁路的钻井马达及方法
CN114673444B (zh) 柔性螺杆钻具及钻井方法
CN215889914U (zh) 一种旋锤上部振荡机构
CN113006695B (zh) 一种pdc钻头脉动冲击装置与方法
CN117927134A (zh) 一种可变弯角式钻井螺杆钻具
CN214035534U (zh) 用于取心的垂直钻井工具的执行机构
CN100526597C (zh) 一种充气钻井密封装置
CN115492517A (zh) 一种外转子中空取心螺杆钻具
CN117027721A (zh) 一种油气井下套管固井一体化工具
CN115596352A (zh) 一种用于超深井径向钻孔的柔性钻具系统及侧钻工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210223