CN115341868A - 一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置及其使用方法，属于石油钻井技术领域。装置包括水力振荡器和自由限位式螺旋滚珠扶正器；水力振荡器设置在丢手工具的下部；自由限位式螺旋滚珠扶正器间隔布置在斜井段，包括扶正器本体和同轴设置在扶正器本体两端的自由限位固定装置，扶正器本体的轴向两端为内锥结构，自由限位固定装置的连接端为外锥结构，二者通过插接配合，扶正器本体和自由限位固定装置上均设有容纳连续管通过的中心孔。本发明利用水力振荡器与自由限位式螺旋滚珠扶正器，解决了连续管钻井作业中存在的携砂困难、摩阻大、阻卡严重等问题。

Description

一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，具体涉及一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置及其使用方法。

背景技术

随着油田的持续开发，大位移井、油区低产低效井、长停井、套损井数量逐年增多，给油田的开发和持续稳产提出了极大的考验，规模庞大的老井亟需进行增产复产治理。利用老井侧钻技术对油藏进行再开发，具有延长老井使用寿命、恢复完善开发井网、提高采收率等突出优势，是实现剩余储量动用的有效手段。同时随安全环保的要求，井眼也在由8 -1/2〞井眼向6〞甚至更小的井眼在过渡。

常规钻具由钻杆单元逐根连接的，前后每个钻杆单元的长度9.5m左右，钻杆单元之间有接箍，扶正器的安装固定比较容易。而连续管不像常规钻杆，它是一种连续的管柱，它没有接箍，不能使用一般的扶正器结构。小井眼利用连续管进行钻井作业，连续管只能向前进行滑动，无法进行旋转，没有合适的扶正器，因此造成携砂困难、摩阻大、阻卡严重等问题，只有将连续管更换成2 -7/8〞钻杆或3 -1/2〞钻杆才能继续完成下部钻井工作。

目前，5 -1/2〞套管老井侧钻采用的2 -7/8〞钻杆或3 -1/2〞钻杆钻井技术比较成熟，连续管老井开窗侧钻技术处于研究试验阶段，在大位移定向井5 -1/2〞套管利用连续管进行钻水泥塞作业，由于摩阻大没有达到应用。因此，亟需一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置来解决摩阻大，阻卡严重的问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中连续管钻井作业存在携砂困难、摩阻大、阻卡严重等问题，提出一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置及其使用方法，使用该装置及方法能够在小井眼连续管钻井过程中减少卡阻，达到安全顺利作业的目的。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，包括水力振荡器和自由限位式螺旋滚珠扶正器；所述水力振荡器设置在丢手工具的下部，用于使钻具抖动从而防止前端工具粘卡；所述自由限位式螺旋滚珠扶正器间隔布置在斜井段，包括扶正器本体和同轴设置在扶正器本体两端的自由限位固定装置，所述扶正器本体的轴向两端为内锥结构，自由限位固定装置的连接端为外锥结构，二者通过插接配合，扶正器本体和自由限位固定装置上均设有容纳连续管通过的中心孔。

进一步的，所述扶正器本体上设置有螺旋流道和扶正器翼，所述螺旋流道和扶正器翼在扶正器本体的外表面间隔均匀分布。

进一步的，所述扶正器翼上开设有刚性滚珠槽，所述刚性滚珠槽内安装有刚性滚珠，每个刚性滚珠槽内的刚性滚珠个数为4个。

进一步的，所述刚性滚珠槽为半边开口结构，刚性滚珠槽的开口端固定设置有十字盖板，所述十字盖板上设有用于限制刚性滚珠部分露出的长槽。

进一步的，所述自由限位固定装置采用分半式结构，包括两个能拼接为一个完整柱体的半圆弧形块，两个半圆弧型块的拼接处采用六角螺栓固定。

进一步的，所述连续管与自由限位式螺旋滚珠扶正器上的中心孔为过盈配合。

进一步的，所述内锥结构与外锥结构均为60度角。

进一步的，所述自由限位式螺旋滚珠扶正器的整体长度为110mm，扶正器本体的内径为74mm，外径110mm。

进一步的，所述螺旋流道宽22mm，深度10mm，与扶正器本体的轴向夹角为30°；所述扶正器翼宽30mm，高度10mm，与扶正器本体的轴向夹角为30°。

本发明还提供了一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、确定钻井钻具组合，包括钻头、单弯螺杆、无磁承压钻杆、定向工具、丢手工具、水力振荡器；

步骤二、按照钻具组合依次连接钻头、单弯螺杆、无磁承压钻杆、定向工具、丢手工具，并开始进入井筒；

步骤三、连接水力振荡器并进入井筒；

步骤四、连接上下非旋转接头和连接器，坐好吊卡；

步骤五、根据需要向连续管上穿入一定数量的扶正器本体；

步骤六、将连接器与连续管连接，打开吊卡，将吊卡坐在连接器和扶正器本体之间，开始下钻；

步骤七、扶起最下面的一个扶正器本体，在连续管上固定自由限位固定装置，使扶正器本体的下端坐在自由限位固定装置里；再在扶正器本体的上端装固定自由限位固定装置，使其坐在扶正器本体的上端，并采用螺丝固定；

步骤八、继续下钻，按要求继续安装自由限位式刚性滚珠扶正器；

步骤九、下钻到底开泵，按要求进行钻井作业；

步骤十、作业完成后起钻，看到自由限位式刚性滚珠扶正器后，先卸扶正器本体上端的固定自由限位固定装置，再卸扶正器本体下端的固定自由限位固定装置；继续起钻并拆卸自由限位式刚性滚珠扶正器上的自由限位固定装置，直到起出连续管，卸掉连续管继续起钻，起出下部工具串。。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明利用机械式工具减小阻力，在丢手工具下部安装一个水力振荡器，利用该水力振荡器使钻具抖动，防止前端尺寸较大的工具粘卡。在斜井段每150m左右安放一个自由限位式螺旋滚珠扶正器，增加连续管的刚性和钻压传递能力。利用扶正器上的螺旋流道改变钻井液的流态，起到悬浮钻屑和携屑的目的，减小钻屑堆积。利用扶正器翼的扶正作用防止连续管贴在井壁，减小泥饼的吸附力。利用扶正器翼上的刚性滚珠转动减小滑动的阻力；本发明解决了连续管钻井作业时携砂困难，摩阻大，阻卡严重的问题，能够达到安全高效顺利作业的目的；

2、本发明为小井眼连续管老井侧钻、小井眼连续管钻井技术与工艺配套研究与现场试验提供了技术支撑，预计将会随着连续管钻井的安全快速顺利实施，连续管钻井会在油田老井侧钻和小井眼连续管钻井中发挥重要作用，随着小井眼连续管钻井数量的增加，本发明的应用效果将会显现；

3、本发明中的自由限位式螺旋滚珠扶正器，在扶正器本体的两个端头设置有自由限位固定装置，所述自由限位固定装置通过外锥结构与扶正器本体上的内锥结构过盈配合，在起下钻的过程与扶正器本体越挤越紧，从而抱住连续管，防止扶正器的上下移动，使本发明得以顺利实施。

附图说明

图1为本发明一个实施例的原理图；

图2为本发明中自由限位式螺旋滚珠扶正器的结构示意图；

图3为本发明中扶正器本体的结构示意图；

图4为本发明中扶正器翼的结构示意图；

图5为本发明中自由限位固定装置的侧视图；

图6为本发明中半圆弧形块的连接示意图；

图中，

1、连续管，2、水力振荡器，3、自由限位式螺旋滚珠扶正器，4、井筒，5、扶正器本体，6、自由限位固定装置，7、螺旋流道，8、扶正器翼，9、十字盖板，10、刚性滚珠槽，11、刚性滚珠，12、固定螺钉，13、中心孔，15、内锥结构，16、外锥结构，17、半圆弧形块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明提供了一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，本发明思路是利用机械式工具减小阻力，在丢手工具下部安装一个水力振荡器2，利用该水力振荡器2使钻具抖动，防止前端尺寸较大的工具粘卡。在斜井段每150m左右安放一个自由限位式螺旋滚珠扶正器3，增加连续管1的刚性和钻压传递能力。利用扶正器上的螺旋流道7改变钻井液的流态，起到悬浮钻屑和携屑的目的，减小钻屑堆积。利用扶正器翼8的扶正作用防止连续管1贴在井壁，减小泥饼的吸附力。利用扶正器翼8上的刚性滚珠11转动减小滑动的阻力。

如图1所示，本发明装置包括水力振荡器2和自由限位式螺旋滚珠扶正器3。水力振荡器2设置在丢手工具的下部，用于使钻具抖动从而防止前端工具粘卡；自由限位式螺旋滚珠扶正器3间隔布置在斜井段，作为减阻的核心工具，考虑到自由限位性、井下工具的安全性、小尺寸的特点，自由限位式螺旋刚性滚珠11扶正器包括扶正器本体5和自由限位固定装置6两部分设计，自由限位固定装置6设置在扶正器本体5轴向的两端，在上钻和下钻时对扶正器本体5起到限位作用。

如图2和图3所示，扶正器本体5为套筒结构，其圆周表面上设置有螺旋流道7和扶正器翼8，螺旋流道7和扶正器翼8在扶正器本体5的外表面间隔均匀分布。扶正器翼8上开设有刚性滚珠槽10，所述刚性滚珠槽10内安装有刚性滚珠11，每个刚性滚珠槽10内的刚性滚珠11个数为4个。

如图4所示，刚性滚珠槽10为半边开口结构，刚性滚珠槽10的开口端固定设置有十字盖板9，所述十字盖板9上设有用于限制刚性滚珠11部分露出的长槽。

优选的，自由限位式螺旋刚性滚珠11扶正器的总体长度为110mm，螺旋流道7宽22mm，深度10mm，与扶正器本体5的轴向夹角为30°；所述扶正器翼8宽30mm，高度10mm，与扶正器本体5的轴向夹角为30°。刚性滚珠11直径12mm。

扶正器本体5的轴向两端为内锥结构15，自由限位固定装置6的连接端为外锥结构16，二者通过插接配合，扶正器本体5和自由限位固定装置6上均设有容纳连续管1通过的中心孔13。为了减小轴向压力，防止起下钻时自由限位式螺旋刚性滚珠11扶正器上下移动位置，增加径向压力，保证自由限位固定装置6内侧紧靠连续管1的外壁，并同时防止自由限位固定装置6脱落，内锥结构15和外锥结构16均采用60度角设计。

如图5所示为自由限位固定装置6的结构示意图。为了便于安装，自由限位固定装置6采用分半式结构，包括两个能拼接为一个完整柱体的半圆弧形块17，两个半圆弧型块的拼接处采用六角螺栓固定。如图6所示，为了方便固定，两个半圆弧型块的拼接处设计为L型。

自由限位式螺旋刚性滚珠11扶正器安装在连续管1上，能够转动，不能上下移动。自由限位固定装置6防止扶正器本体5上下移动原理为：扶正器本体5的上下端为内锥设计，限位块采用外锥设计，两者为过盈配合。当下钻连续管1管柱向下移动时，扶正器本体5向上挤压自由限位固定装置6，越挤越紧，将自由限位固定装置6扣在连续管1上，防止移动；起钻时，扶正器本体5向下挤压自由限位固定装置6，亦是越挤越紧，防止移动。

实施例2

基于实施例1所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，本实施例还公开了一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置的使用方法，下面是具体的应用步骤：

步骤一、确定钻井钻具组合：包括钻头（Φ118mm）、单弯螺杆（Φ102mm）、无磁承压钻杆（随钻测量工具）、定向工具、丢手工具、水力振荡器2（Φ95-100mm）、上下非旋转接头、连接器、连续管1（2-3/8″），斜井段每150m加一个自由限位式螺旋刚性滚珠11扶正器；

步骤二、按照钻具组合依次连接钻头、单弯螺杆、无磁承压钻杆、定向工具、丢手工具，并开始进入井筒4；

步骤三、连接水力振荡器2并进入井筒4；

步骤四、连接上下非旋转接头和连接器，坐好吊卡；

步骤五、根据需要向连续管1上穿入一定数量的扶正器本体5；

步骤六、将连接器与连续管1连接，打开吊卡，将吊卡坐在连接器和扶正器本体5之间，开始下钻；

步骤七、扶起最下面的一个扶正器本体5，在连续管1上固定自由限位固定装置6，使扶正器本体5的下端坐在自由限位固定装置6里；再在扶正器本体5的上端装固定自由限位固定装置6，使其坐在扶正器本体5的上端，并采用螺丝固定；

步骤八、继续下钻，按要求继续安装自由限位式刚性滚珠扶正器3；

步骤九、下钻到底开泵，按要求进行钻井作业；

步骤十、作业完成后起钻，看到自由限位式刚性滚珠扶正器3后，先卸扶正器本体5上端的固定自由限位固定装置6，再卸扶正器本体5下端的固定自由限位固定装置6；继续起钻并拆卸自由限位式刚性滚珠扶正器3上的自由限位固定装置6，直到起出连续管1，卸掉连续管1继续起钻，起出下部工具串。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，包括水力振荡器（2）和自由限位式螺旋滚珠扶正器（3）；所述水力振荡器（2）设置在丢手工具的下部，用于使钻具抖动从而防止前端工具粘卡；所述自由限位式螺旋滚珠扶正器（3）间隔布置在斜井段，包括扶正器本体（5）和同轴设置在扶正器本体（5）两端的自由限位固定装置（6），所述扶正器本体（5）的轴向两端为内锥结构（15），自由限位固定装置（6）的连接端为外锥结构（16），二者通过插接配合，扶正器本体（5）和自由限位固定装置（6）上均设有容纳连续管（1）通过的中心孔（13）。

2.根据权利要求1所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，所述扶正器本体（5）上设置有螺旋流道（7）和扶正器翼（8），所述螺旋流道（7）和扶正器翼（8）在扶正器本体（5）的外表面间隔均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，所述扶正器翼（8）上开设有刚性滚珠槽（10），所述刚性滚珠槽（10）内安装有刚性滚珠（11），每个刚性滚珠槽（10）内的刚性滚珠（11）个数为4个。

4.根据权利要求3所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，所述刚性滚珠槽（10）为半边开口结构，刚性滚珠槽（10）的开口端固定设置有十字盖板（9），所述十字盖板（9）上设有用于限制刚性滚珠（11）部分露出的长槽。

5.根据权利要求1所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，所述自由限位固定装置（6）采用分半式结构，包括两个能拼接为一个完整柱体的半圆弧形块（17），两个半圆弧型块的拼接处采用六角螺栓固定。

6.根据权利要求1所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，所述连续管（1）与自由限位式螺旋滚珠扶正器（3）上的中心孔（13）为过盈配合。

7.根据权利要求1所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，所述内锥结构（15）与外锥结构（16）均为60度角。

8.根据权利要求1所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置，其特征在于，所述自由限位式螺旋滚珠扶正器（3）的整体长度为110mm，扶正器本体（5）的内径为74mm，外径110mm。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述螺旋流道（7）宽22mm，深度10mm，与扶正器本体（5）的轴向夹角为30°；所述扶正器翼（8）宽30mm，高度10mm，与扶正器本体（5）的轴向夹角为30°。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种小井眼连续管钻井减小摩阻的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、确定钻井钻具组合，包括钻头、单弯螺杆、无磁承压钻杆、定向工具、丢手工具、水力振荡器（2）；

步骤二、按照钻具组合依次连接钻头、单弯螺杆、无磁承压钻杆、定向工具、丢手工具，并开始进入井筒（4）；

步骤三、连接水力振荡器（2）并进入井筒（4）；

步骤四、连接上下非旋转接头和连接器，坐好吊卡；

步骤五、根据需要向连续管（1）上穿入一定数量的扶正器本体（5）；

步骤六、将连接器与连续管（1）连接，打开吊卡，将吊卡坐在连接器和扶正器本体（5）之间，开始下钻；

步骤七、扶起最下面的一个扶正器本体（5），在连续管（1）上固定自由限位固定装置（6），使扶正器本体（5）的下端坐在自由限位固定装置（6）里；再在扶正器本体（5）的上端装固定自由限位固定装置（6），使其坐在扶正器本体（5）的上端，并采用螺丝固定；

步骤八、继续下钻，按要求继续安装自由限位式刚性滚珠扶正器（3）；

步骤九、下钻到底开泵，按要求进行钻井作业；

步骤十、作业完成后起钻，看到自由限位式刚性滚珠扶正器（3）后，先卸扶正器本体（5）上端的固定自由限位固定装置（6），再卸扶正器本体（5）下端的固定自由限位固定装置（6）；继续起钻并拆卸自由限位式刚性滚珠扶正器（3）上的自由限位固定装置（6），直到起出连续管（1），卸掉连续管（1）继续起钻，起出下部工具串。

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