CN117432336A - 适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置 - Google Patents
适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117432336A CN117432336A CN202311344807.2A CN202311344807A CN117432336A CN 117432336 A CN117432336 A CN 117432336A CN 202311344807 A CN202311344807 A CN 202311344807A CN 117432336 A CN117432336 A CN 117432336A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drilling
- horizontal well
- drill rod
- land
- magnetic
- 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
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims 4
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 claims 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/24—Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B12/00—Accessories for drilling tools
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK 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
- E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
- E21B17/1078—Stabilisers or centralisers for casing, tubing or drill pipes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明涉及一种适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，包括PDC钻头、单弯螺杆、扶正器、无磁承压钻杆、无磁悬挂、无磁短节、水力振荡器、随钻震击器、加重钻杆和普通钻杆，PDC钻头与单弯螺杆连接，单弯螺杆上部与扶正器连接，扶正器上部与无磁承压钻杆连接，无磁承压钻杆上部与无磁悬挂连接，无磁悬挂上部与无磁短节连接，无磁短节上部与加重钻杆连接，加重钻杆与普通钻杆连接，普通钻杆上部连接水力振荡器。本发明可通过改变钻杆数量从而调整水力振荡器和随钻震击器的合适位置，变滑动钻进时的静摩擦为动摩擦，显著降低井眼摩阻，有利于提高陆相页岩气水平井水平段延伸能力，保障复兴地区陆相页岩气藏水平井安全高效钻进。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气水平井钻井技术领域，更具体地说，涉及一种适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置。
背景技术
随着非常规油气资源勘探开发不断深入，陆相页岩油气资源勘探开发不断取得新突破，展现出巨大的油气资源前景，是页岩油气资源规模增储上产的重要领域和油气接替战场。陆相泥页岩层系具有沉积相变快、沉积厚度大、成熟度较低、黏土矿物含量高的特点，且水平井轨道类型多为三维水平井，偏移距较大，定向井段和扭方位工作量大，普遍出现摩阻扭矩大现象，滑动钻进时钻具托压严重，从而导致钻井过程中故障复杂率高、机械钻速低，钻井综合成本高。现有的钻具组合更适用于海相页岩地层，对陆相页岩油气水平井钻进针对性不强，无法解决钻井过程中摩阻扭矩大等技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，可以改变滑动钻进时的静摩擦为动摩擦，显著降低井眼摩阻，有利于提高陆相页岩气水平井水平段延伸能力，保障陆相页岩气藏水平井安全高效钻进。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，包括PDC钻头、单弯螺杆、扶正器、无磁承压钻杆、无磁悬挂、无磁短节、水力振荡器、随钻震击器、加重钻杆和普通钻杆，PDC钻头与单弯螺杆连接，单弯螺杆上部与扶正器连接，扶正器上部与无磁承压钻杆连接，无磁承压钻杆上部与无磁悬挂连接，无磁悬挂上部与无磁短节连接，无磁短节上部与加重钻杆连接，加重钻杆与普通钻杆连接，普通钻杆上部连接水力振荡器，水力振荡器上部连接普通钻杆，普通钻杆上部连接随钻震击器。
按上述方案，钻具组合装置还包括倒装钻具，所述倒装钻具与随钻震击器连接。
按上述方案，所述PDC钻头的直径为215.9mm，单弯螺杆的外径为172mm，扶正器的外径为210mm，水力振荡器的外径为172mm，随钻震击器的外径为172mm。
按上述方案，所述的PDC钻头切削齿直径16mm，设有5个刀翼。
按上述方案，所述单弯螺杆的弯度为1.0°～1.5°
按上述方案，所述单弯螺杆上设有等壁厚定子结构，等壁厚定子结构采用耐高温耐油橡胶制作。
按上述方案，所述单弯螺杆上设有稳定器，所述稳定器为三瓣螺旋形。
按上述方案，所述的扶正器为螺旋型，具有三个螺旋棱，三个螺旋棱工作面上设有耐磨材料。
按上述方案，所述水力振荡器是螺杆式水力振荡器，水力振荡器包括水力脉冲发生器和全平衡振荡器两个短节。
按上述方案，所述随钻震击器类型是液压式震击器。
实施本发明的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，具有以下有益效果：
1、本发明通过PDC钻头、单弯螺杆、扶正器、无磁承压钻杆、无磁悬挂、水力振荡器、随钻震击器、加重钻杆、普通钻杆的组合实现陆相页岩气水平井井眼轨迹定向控制，可通过改变钻杆数量从而调整水力振荡器和随钻震击器的合适位置，变滑动钻进时的静摩擦为动摩擦，有效降低陆相页岩气水平井钻井中的摩阻扭矩，有利于提高陆相页岩气水平井水平段延伸能力，保障陆相页岩气藏水平井安全高效钻进。
2、本发明水力振荡器类型是螺杆式水力振荡，具有水力脉冲发生器和全平衡振荡器两个短节，对泥浆性能要求低，在固相含量较高(含大量堵漏剂)的情况下性能稳定，采用全平衡振荡结构和低压耗脉冲阀技术，工作频率15Hz，实现低压耗1.5-2.5MPa、高输出力3.1kN/MPa，有效降低井眼摩阻，提高钻压传递效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置的结构示意图；
图2是单弯螺杆的主视图；
图3是单弯螺杆的侧视图；
图中：1-PDC钻头，2-单弯螺杆，3-扶正器，4-无磁承压钻杆，5-无磁悬挂，6-无磁短节，7-加重钻杆、8-普通钻杆、9-水力振荡器，10-随钻震击器，201-稳定器，202-传动轴，203-万向轴总成，204-等壁厚马达，205-转子防掉装置，206-旁通阀总成，207-转子，208-等壁厚定子。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参照图1-图3，本发明实施例中适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，包括PDC钻头1、单弯螺杆2、扶正器3、无磁承压钻杆4、无磁悬挂5、无磁短节6、水力振荡器9、随钻震击器10、加重钻杆7和普通钻杆8。
PDC钻头1与单弯螺杆2连接，单弯螺杆2上部与扶正器3连接，扶正器3上部与无磁承压钻杆4连接，无磁承压钻杆4上部与无磁悬挂5连接，无磁悬挂5上部与无磁短节6连接，无磁短节6上部与加重钻杆7连接，加重钻杆7与普通钻杆8连接，加重钻杆7与普通钻杆8数量均可调，普通钻杆8上部再接水力振荡器9，水力振荡器9上部接普通钻杆8，普通钻杆8上部接随钻震击器10。
钻具组合，可以变滑动钻进时的静摩擦为动摩擦，显著降低井眼摩阻，有利于提高复兴地区陆相页岩气水平井水平段延伸能力。实钻中，可以通过改变钻杆数量从而调整水力振荡器9和随钻震击器10的合适安装位置，本发明的钻具组合可以有效降低复兴地区陆相页岩气水平井钻井中的摩阻扭矩，有力保障复兴地区陆相页岩气藏水平井安全高效钻进。
进一步地，钻具组合还包括倒装钻具，倒装钻具与随钻震击器10连接，在实钻中钻进大斜度井段或水平段时，钻具所受摩擦力较大，钻压难以传递到井底，钻具发生屈曲风险较高，大斜度井段或水平段钻进时通常采用倒装钻具组合，将加重钻杆7安放在井斜较小的井段，并且在实钻通过调整常规钻杆和加重钻杆7的数量和位置，使加重钻杆7始终处于井斜较小的井段，从而降低钻具屈曲风险，提高钻压传递效率和水平段延伸能力。
进一步地，PDC钻头1的直径为215.9mm，单弯螺杆2的外径为172mm，扶正器3的外径为210mm，水力振荡器9的外径为172mm，随钻震击器10的外径为172mm。
进一步地，PDC钻头1采用浅内锥、短保径设计，使钻头具有良好的操控性能，增强钻头在定向过程中的稳定性和保径能力，满足复兴地区陆相页岩气水平井定向钻进需求。
进一步地，PDC钻头1具有减震结构和倒划眼结构，提高钻头穿越夹层的能力，有效防止卡钻。
进一步地，PDC钻头1切削齿直径16mm，有5个刀翼，适合中软至硬地层。
进一步地，单弯螺杆2的弯度为1.0°～1.5°，适应于复兴地区陆相页岩油气藏水平井钻进，可满足不同井段的造斜率要求。
进一步地，如图2-3所示，单弯螺杆2包括稳定器201、传动轴202、万向轴总成203、等壁厚马达204、转子防掉装置205、旁通阀总成206、转子207和等壁厚定子208。
进一步地，单弯螺杆2具有等壁厚定子208，使用高性能耐油基橡胶，适用于复兴地区陆相页岩油气藏水平井钻井采用的油基钻井液体系环境。
进一步地，单弯螺杆2带有不可更换的稳定器201，稳定器类型为三瓣螺旋形，外径为212mm，可适当增加造斜率，降低复合钻进中钻具所受扭矩。
进一步地，扶正器3类型为螺旋型，具有三个螺旋棱，三个螺旋棱工作面上有耐磨材料，实现扩眼和修正井壁的作用。
进一步地，水力振荡器9类型是螺杆式水力振荡器，具有水力脉冲发生器和全平衡振荡器两个短节，对泥浆性能要求低，固相含量较高(含大量堵漏剂)情况下性能稳定，采用全平衡振荡结构和低压耗脉冲阀技术，工作频率15Hz，实现低压耗1.5-2.5MPa、高输出力3.1kN/MPa，应用中通过计算钻柱在水力振荡器9作用下的变形量，确定水力振荡器9对钻柱的影响，从而确定水力振荡器9的最优安装位置，有效降低井眼摩阻。
进一步地，随钻震击器10类型是液压式。
本发明钻具组合装置在复兴地区陆相页岩油气藏水平井钻井中，创下了复兴区块水平段最长2050m、水平段机械钻速和全井机械钻速最高等纪录。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，包括PDC钻头、单弯螺杆、扶正器、无磁承压钻杆、无磁悬挂、无磁短节、水力振荡器、随钻震击器、加重钻杆和普通钻杆，PDC钻头与单弯螺杆连接，单弯螺杆上部与扶正器连接，扶正器上部与无磁承压钻杆连接，无磁承压钻杆上部与无磁悬挂连接，无磁悬挂上部与无磁短节连接，无磁短节上部与加重钻杆连接，加重钻杆与普通钻杆连接，普通钻杆上部连接水力振荡器，水力振荡器上部连接普通钻杆，普通钻杆上部连接随钻震击器。
2.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，钻具组合装置还包括倒装钻具，所述倒装钻具与随钻震击器连接。
3.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述PDC钻头的直径为215.9mm，单弯螺杆的外径为172mm，扶正器的外径为210mm，水力振荡器的外径为172mm，随钻震击器的外径为172mm。
4.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述的PDC钻头切削齿直径16mm，设有5个刀翼。
5.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述单弯螺杆的弯度为1.0°～1.5°。
6.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述单弯螺杆上设有等壁厚定子结构，等壁厚定子结构采用耐高温耐油橡胶制作。
7.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述单弯螺杆上设有稳定器，所述稳定器为三瓣螺旋形。
8.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述的扶正器为螺旋型，具有三个螺旋棱，三个螺旋棱工作面上设有耐磨材料。
9.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述水力振荡器是螺杆式水力振荡器，水力振荡器包括水力脉冲发生器和全平衡振荡器两个短节。
10.根据权利要求1所述的适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置，其特征在于，所述随钻震击器类型是液压式震击器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311344807.2A CN117432336A (zh) | 2023-10-17 | 2023-10-17 | 适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311344807.2A CN117432336A (zh) | 2023-10-17 | 2023-10-17 | 适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117432336A true CN117432336A (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=89554529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311344807.2A Pending CN117432336A (zh) | 2023-10-17 | 2023-10-17 | 适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117432336A (zh) |
-
2023
- 2023-10-17 CN CN202311344807.2A patent/CN117432336A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2758614B2 (ja) | ドリル・ストリング | |
| CN107503686B (zh) | 一种扭簧式水力振荡器 | |
| CN202990851U (zh) | 螺杆式高频冲击钻井工具 | |
| CN105089501A (zh) | 一种水力振荡器 | |
| CN202926511U (zh) | 钻井动力工具及新型钻井工具 | |
| CN106894757A (zh) | 一种水平定向钻用射流式液动冲击钻具 | |
| CN208010276U (zh) | 一种井下基于磁力的旋转冲击工具 | |
| CN109611028B (zh) | 基于滚子与叶轮的水力振荡器 | |
| CN112081528A (zh) | 一种水平段高效无扶振荡钻具组合及方法 | |
| Kamel et al. | Modeling and analysis of axial and torsional vibrations of drillstrings with drag bits | |
| CN111270995B (zh) | 扭摆式低压耗减托压随钻工具及其工作方法 | |
| CN117432336A (zh) | 适用于陆相页岩油气藏水平井的钻具组合装置 | |
| CN203035438U (zh) | 井底发动机 | |
| CN2685542Y (zh) | 钻柱式岩屑床清除工具 | |
| CN208456502U (zh) | 一种五段制井缓解定向托压的钻柱组合结构 | |
| CN107035319A (zh) | 一种油气田钻井用水力减阻振荡器 | |
| CN104110215A (zh) | 水力振荡器 | |
| CN109538124B (zh) | 斜面式叶轮水力振荡器 | |
| CN115929192A (zh) | 一种轴向式储能冲击器及其操作方法 | |
| CN103485719A (zh) | 一种天然气水平井钻井机构 | |
| CN205000925U (zh) | 一种应用于钻井水力振荡装置中的水力驱动总成 | |
| CN113944425A (zh) | 用于复杂地层的钻头稳态工作与增能协同破岩方法及装置 | |
| CN219587538U (zh) | 一种马达式全金属水力振荡器 | |
| CN208057050U (zh) | 一种提高硬脆性地层钻井机械钻速的钻柱组合结构 | |
| CN204677123U (zh) | 一种海洋钻杆接头 |
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 |