CN201396067Y - 提高小井眼机械钻速的井下钻具 - Google Patents
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Abstract
提高小井眼机械钻速的井下钻具，应用于石油钻井小井眼技术领域。主要由PDC钻头、螺杆钻具、短钻铤、扶正器、钻铤和钻杆组成，特征是：井下钻具连接自下而上是：PDC钻头的上部连接螺杆钻具，螺杆钻具上部连接短钻铤，短钻铤上部连接扶正器，扶正器上部连接钻铤，钻铤上部连接钻杆。效果是：能实现造斜、稳斜、增斜、降斜，能降低起下钻次数，降低完井周期；提高机械钻速。降低了钻头的磨损，提高钻头寿命，降低钻头成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种小井眼钻井管柱，是一种能提高小井眼机械钻速的井下钻具。
背景技术
小井眼钻井目前存在的问题有：1、小井眼深井段轨迹控制难度加大：由于小钻具柔性大，随着井身的增加，特别是大于1500米以后，造斜钻具的工具面很难掌握。长庆油田完成的第一口井深2250米的小井眼实验井，因为轨迹控制效果不好，曾经6次起下钻倒换钻具组合，降低了机械钻速，提高了钻完井周期，造成了人力物力的巨大浪费。2、由于小直径PDC使用过程中存在定向困难、寿命段等问题，施工的大部分小井眼钻井采用牙轮钻头定向。但是牙轮钻头适合“高钻压-低转速”的钻进模式，随着井深的增加(长庆近期施工的小井眼井井深达到了2300米以上)，小井眼钻具本身柔性大，这种钻进模式会使钻具反扭增大，工具面不稳定，稳斜困难；另外，深井段也存在加压困难的问题。而PDC钻头适合于“低钻压-高转速”的钻进模式，这点特别适合小井眼定向钻井，在较小的钻压下定向钻进，就能获得比牙轮钻头更高的机械钻速，同时反扭小、工具面更加稳定。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种提高小井眼机械钻速的井下钻具，改变井下钻具钻具为复合钻进组合结构，适用于小井眼深井钻井施工，提高深井段轨迹控制能力；减少起下钻倒换井下钻具钻具组合，提高机械钻速，缩短小井眼深井钻完井周期；全井段复合钻进，配合PDC钻头“低钻压-高转速”的钻进模，提高机械钻速。
本实用新型采用的技术方案是：提高小井眼机械钻速的井下钻具，主要由PDC钻头、螺杆钻具、短钻铤、扶正器、钻铤和钻杆组成，其特征在于井下钻具连接自下而上是：PDC钻头的上部连接螺杆钻具，螺杆钻具上部连接短钻铤，短钻铤上部连接扶正器，扶正器上部连接钻铤，钻铤上部连接钻杆。
所述的PDC钻头公称直径为172毫米；螺杆钻具公称直径为140毫米；短钻铤的外径为140毫米；扶正器外径为163毫米；钻铤的外径为120毫米；钻杆的外径为88.9毫米。
所述的短钻铤的长度为1～6米。短钻铤满足增斜、降斜、稳斜要求，其中短钻铤长度3米，稳斜效果最好；小于3米，表现为降斜；大于3米，表现为增斜。扶正器的数量为1根，扶正器的长度为1米。钻铤的数量为14根，钻铤的总长度约为136米。
所述的螺杆钻具的型号为5LZ140×7.0L-4，长度7.12米；两端带有外径为165毫米的扶正装置，下部的扶正装置距钻头距离0.6米；螺杆弯角为1°，螺杆弯角距离钻头距离1.33米。
所述的在PDC钻头的复合片背后有减振齿，减振齿能限制复合片吃入岩层的深度，减轻或避免复合片受冲击破坏，从而提高PDC钻头的工作寿命。
PDC钻头的型号为BTm115AX，长度0.26米：该钻头具有浅外锥、深内锥结构、抛物线冠部形状，五螺旋刀翼、短螺旋保径等结构特点，同时相对于常规的小井眼PDC钻头，进行了双排齿优化设计，以提高钻头寿命。主切削齿直径16毫米，厚度10毫米；辅助切削齿直径13毫米，厚度8毫米。主切削齿与辅助切削齿的径向位置相同，周向位置相邻，侧转角、后倾角相同。
本实用新型的有益效果：本实用新型提高小井眼机械钻速的井下钻具，具有以下效果：
(1)利用该井下钻具组合，能实现造斜、稳斜、增斜、降斜一套钻具组合，能显著降低因为轨迹控制不力而导致的起下钻，降低完井周期。同时，也有效的减免因为起下钻而发生井喷、卡钻等井下事故的危险性。
(2)二开全井段使用本井下钻具，全井段“复合”钻进，配合PDC钻头“低钻压-高转速”的钻进模式，提高机械钻速。
(3)采用的PDC钻头的复合片背后有减振齿，满足了地层的钻进需要，显著的降低了钻头的磨损，提高了钻头寿命，降低了钻头成本，提高了机械钻速。
附图说明
图1是本实用新型提高小井眼机械钻速的井下钻具结构示意图。
图中，1.PDC钻头，2.螺杆钻具，3.短钻铤，4.扶正器，5.钻铤，6.钻杆。
具体实施方式
实施例1：以一个提高小井眼机械钻速的井下钻具为例，对本实用新型作进一步详细说明。
提高小井眼机械钻速的井下钻具，PDC钻头1的上部连接螺杆钻具2，螺杆钻具2上部连接短钻铤3，短钻铤3上部连接扶正器4，扶正器4上部连接钻铤5，钻铤5上部连接钻杆6。
PDC钻头1公称直径为172毫米；螺杆钻具2公称直径为140毫米；短钻铤3的外径为140毫米；扶正器4外径为163毫米；钻铤5的外径为120毫米；钻杆6的外径为88.9毫米。
短钻铤3的长度为5.5米。扶正器4的数量为1根，扶正器4的长度为1米。钻铤5的数量为14根。
螺杆钻具2型号为5LZ140×7.0L-4，长度7.12米；两端有外径为165毫米的扶正装置，其下部扶正装置与PDC钻头1之间的距离为0.6米；螺杆弯角为1°，螺杆弯角与PDC钻头1之间的距离为1.33米。
PDC钻头1的型号为BTm115AX，长度0.26米，主切削齿直径16毫米，厚度10毫米；辅助切削齿直径13毫米，厚度8毫米。主切削齿与辅助切削齿的径向位置相同，周向位置相邻，侧转角、后倾角相同。在PDC钻头1的每个复合片背后有一个减振齿。
提高小井眼机械钻速的井下钻具在长庆某区块两口井上试用，实现了二开全井段使用提高小井眼机械钻速的井下钻具钻进，一套钻具组合满足直井段防斜、定向造斜、滑动调整、稳斜钻进的需要。相比于未用该技术前，该两口井的平均钻井周期降低了20％，平均机械钻速提高了15％。
例如某井，完钻井深2235米，水平位移362.96米，钻井周期13.92天，平均机械钻速10.14米/小时。该井从410米开始定向，利用本钻具组合稳斜钻进至1550米，因地层自然降斜，需要进行增斜操作才能满足轨迹控制的需要。考虑到1550米井深，定向调整困难。根据前面的研究成果，起钻，将本实用新型提高小井眼机械钻速的井下钻具下入井内钻进，顺利实现中靶。
表1某井轨迹控制过程
Claims (6)
1、一种提高小井眼机械钻速的井下钻具，主要由PDC钻头(1)、螺杆钻具(2)、短钻铤(3)、扶正器(4)、钻铤(5)和钻杆(6)组成，其特征在于井下钻具连接自下而上是：PDC钻头(1)的上部连接螺杆钻具(2)，螺杆钻具(2)上部连接短钻铤(3)，短钻铤(3)上部连接扶正器(4)，扶正器(4)上部连接钻铤(5)，钻铤(5)上部连接钻杆(6)。
2、根据权利要求1所述的提高小井眼机械钻速的井下钻具，其特征是：所述的PDC钻头(1)公称直径为172毫米；螺杆钻具(2)公称直径为140毫米；短钻铤(3)的外径为140毫米；扶正器(4)外径为163毫米；钻铤(5)的外径为120毫米；钻杆(6)的外径为88.9毫米。
3、根据权利要求1或2所述的提高小井眼机械钻速的井下钻具，其特征是：所述的短钻铤(3)的长度为1～6米，扶正器(4)的数量为1根，扶正器(4)的长度为1米，钻铤(5)的数量为14根。
4、根据权利要求1或2所述的提高小井眼机械钻速的井下钻具，其特征是：所述的螺杆钻具(2)型号为5LZ140×7.0L-4，长度7.12米；两端有外径为165毫米的扶正装置，其下部扶正装置与PDC钻头(1)之间的距离为0.6米；螺杆弯角为1°，螺杆弯角与PDC钻头(1)之间的距离为1.33米。
5、根据权利要求1或2所述的提高小井眼机械钻速的井下钻具，其特征是：所述的在PDC钻头(1)的复合片背后有减振齿。
6、根据权利要求5所述的提高小井眼机械钻速的井下钻具，其特征是：PDC钻头(1)的型号为BTm115AX，长度0.26米，主切削齿直径16毫米，厚度10毫米；辅助切削齿直径13毫米，厚度8毫米，主切削齿与辅助切削齿的径向位置相同，周向位置相邻，侧转角、后倾角相同。
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