CN206972161U - 一种柔性四合一钻具组合 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种柔性四合一钻具组合，包括从下至上依次连接的钻头、螺杆扶正器、柔性短节、球形扶正器、定向接头、无磁钻铤、钻杆，所述钻杆为多根，所述螺杆扶正器的外径大于球形扶正器的外径。柔性短节有较高的柔性，便于定向井轨迹控制中提高滑动增斜率和防止降斜的作用，尤其时针对下部强降斜地层，组合较好的控制了降斜率，保证了定向井快速钻进和井身质量。组合中钻铤的减少，使近钻头处的摩阻明显减小，滑动效果增强，减少了低效滑动，综合组合特点，轨迹控制效果明显增强、滑动施工效率大幅提高，钻进速度有较大提升。

Description

一种柔性四合一钻具组合

技术领域

本实用新型属于钻井施工技术领域，具体涉及一种柔性四合一钻具组合，适用于陇东油井定向井快速钻井。

背景技术

陇东区块从2006年开始试验 “四合一”钻具组合进行常规定向井的轨迹控制，2008年开始全面使用，该套钻具组合从下至上具体结构为：215.9mmPDC钻头、螺杆扶正器（螺杆外径172mm、弯度1.25，扶正块外径210mm）、短钻铤(3-5米)、常规扶正器（208-210mm）、定向接头、无磁钻铤一根、常规钻铤八根、钻杆。

组合中短钻铤长度的选择通过位移大小调整，位移越大，短钻铤长度选择越短，一般超过500米的大位移使用3米以下短钻铤，并掌握不同地层中对井斜的影响规律，中小位移井使用4-5米短钻铤。

使用该钻具组合进行轨迹控制的要点是：提高造斜点，控制最大井斜；重点控制井斜，及时微调。该套钻具组合的最大特点是利用地层规律，现场施工中的定向井的轨迹控制实际剖面全部为直-增-降剖面。

从2015年开始，甲方项目组对剖面质量的要求趋于严格，严禁定向井轨迹控制中打直-增-降剖面，并要求严格控制下部地层的降斜率，在此情况下，原来四合一钻具组合无法适用下部地层轨迹控制，延长地层滑动调整增加、滑动拖压情况频繁发生，起下钻趟数增加，导致定向井钻井速度出现下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有四合一钻具组合存在的问题，优化定向井轨迹控制，提高下部井段的施工速度。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种柔性四合一钻具组合，包括从下至上依次连接的钻头、螺杆扶正器、柔性短节、球形扶正器、定向接头、无磁钻铤、钻杆，所述钻杆为多根，所述螺杆扶正器的外径大于球形扶正器的外径。

还包括回压阀，所述回压阀设于柔性短节和球形扶正器之间，或设于球形扶正器和定向接头之间。

所述螺杆扶正器的扶正块与球形扶正器的扶正块距离为10-11 m。

所述柔性短节的长度为2.5-3m，壁厚为27mm-30mm。

所述螺杆扶正器的螺杆外径为172mm，螺杆弯度为1.25°。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的这种柔性四合一钻具组合，将常规扶正器（螺旋扶正器）更换为球形扶正器，减少与井壁的接触面积，摩擦阻力明显减小，滑动拖压情况减少；螺杆扶正器和球形扶正器双扶增斜组合，可完成滑动造斜和复合增斜两种轨迹控制效果。

将短钻铤更换为柔性短节，相比短钻铤，柔性大，施加钻加压后，柔性短节更易发生弯曲，变形度大，使螺杆上翘滑动增降斜效果增强，下部地层复合钻进过程中，钻压使柔性短节发生弯曲变形，且弯曲靠近下井壁，使螺杆上翘，有效控制下部地层降斜率。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、钻头；2、螺杆扶正器；3、柔性短节；4、球形扶正器；5、定向接头；6、无磁钻铤；7、钻杆；8、回压阀。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种柔性四合一钻具组合，包括从下至上依次连接的钻头1、螺杆扶正器2、柔性短节3、球形扶正器4、定向接头5、无磁钻铤6、钻杆7，所述钻杆7为多根，所述螺杆扶正器2的外径大于球形扶正器4的外径。

本实施例提供的这种柔性四合一钻具组合，包括两只扶正器，其中下部为螺杆扶正器2，扶正块外径为210mm，可以进行滑动定向施工，上部为球形扶正器4，外径为208mm，两扶正器上小下大，外径差2mm，在复合钻进期间，为双扶增斜组合，一套钻具组合可完成滑动造斜和复合增斜两种轨迹控制效果。

在现场使用时，该柔性四合一钻具组合在增斜段使用，采用滑动钻进，螺杆扶正器2的螺杆压差提高1-1.5MPa为标准，反扭角取值可以在施工中随时验证并调整。滑动钻进方式一次10-20米，连续滑动的井段不能超过20米以上。除增斜段外，其它井段的轨迹调整，每次调整5米左右。施工中的钻压越高，柔性短节3变形度越大，增斜率越高。

现有的四合一钻具组合从下至上结构为钻头1、螺杆扶正器2、短钻铤、常规扶正器、定向接头5、无磁钻铤6一根、常规钻铤八根、钻杆7，本实施例提供的柔性四合一钻具组合与其相比，有以下优点：

1）将常规螺旋扶正器更换为球形扶正器4，常规螺旋扶正器的扶正块部分长度约0.5-0.6m，而球形扶正器4的扶正块部分采用球形渐变，其最大外径部分的长度只有0.15m左右，与井壁的接触面积减少，摩擦阻力明显减小，滑动拖压情况减少。

2）钻铤数量由原来的九根减少为一根，钻铤数量减少后，近钻头1附近的钻具刚性明显减弱，钻具容易在压力的情况下弯曲变形形成侧向力，另一方面，钻铤数量减少，近螺杆扶正器2的螺杆附近与井壁接触钻具的重量减小，接触面积减小，近螺杆处的粘、拖压情况明显减少。有利于提高定向井定向滑动施工效率。

3）将两个扶正器之间的短钻铤更换为柔性短节3，增大了柔性，施加钻加压后，柔性短节3更易发生弯曲，变形度大，使螺杆上翘滑动增降斜效果增强；下部地层复合钻进过程中，钻压使柔性短节3发生弯曲变形，且弯曲靠近下井壁，使螺杆上翘，有效控制下部地层降斜率。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种柔性四合一钻具组合，还包括回压阀8，所述回压阀8设于柔性短节3和球形扶正器4之间，或设于球形扶正器4和定向接头5之间。

如图1所示，回压阀8设于柔性短节3和球形扶正器4之间。所述柔性短节3的长度为2.5-3m，壁厚为27mm-30mm。

对于回压阀8安装位置，一般要求安装在柔性短节3和球形扶正器4之间，但当柔性短节3长度较长（大于3m）时，可以调整回压阀8的位置，安装在球形扶正器4与定向接头5之间。

所述螺杆扶正器2的扶正块与球形扶正器4的扶正块距离为10-11 m。

现场使用：

215.9mm井眼中使用该柔性四合一组合，从下至上是Φ215.9mm钻头1、螺杆扶正器2（螺杆外径172mm、弯度1.25，扶正块外径210mm）、柔性短节3（2.5-3米）、Φ165mm回压阀8、Φ165mm球形扶正器4（扶正块外径208mm）、定向接头5、Φ165mm无磁钻铤6、Φ127mm加重钻杆7共十五根、Φ127mm常规钻杆，其中，钻头1为PDC钻头，钻杆7包括加重钻杆和常规钻杆，定向接头为MWD定向接头。

在现场使用中，造斜段采用滑动两根、复合一根的施工方式，滑动参数的选择以螺杆压差提高1-1.5MPa为标准，杜绝连续滑动，防止井眼曲率大导致的井下摩阻增加，影响滑动效果，滑动过的井段需要采用复合划眼方式修整井眼。

滑动施工中的钻压选择在6-8吨，钻压越高，增斜率越高。复合钻进中的钻压选择在8-12吨，钻压越高，短节变形度越大，因此在洛河强增斜地层，可以采用弱化钻压方式，控制其增斜率，在延安、延长等降斜地层，强化钻压，控制其降斜率。除增斜段外，其它井段的轨迹调整，一次调整半根（5米）左右，用于减缓轨迹趋势，加强控制。

通过使用该套新钻具组合及轨迹控制的现场参数控制，各个井段滑动效率大幅提高，增斜井段利用间断滑动降斜，下部地层强化参数后降斜率明显降低，间断滑动调整增斜，提高全井段的轨迹可控性，提高全井施工速度。

其中，螺杆扶正器2、球形扶正器4、柔性短节3均为市售产品，以上实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种柔性四合一钻具组合，其特征在于：包括从下至上依次连接的钻头（1）、螺杆扶正器（2）、柔性短节（3）、球形扶正器（4）、定向接头（5）、无磁钻铤（6）、钻杆（7），所述钻杆（7）为多根，所述螺杆扶正器（2）的外径大于球形扶正器（4）的外径。

2.根据权利要求1所述的一种柔性四合一钻具组合，其特征在于：还包括回压阀（8），所述回压阀（8）设于柔性短节（3）和球形扶正器（4）之间，或设于球形扶正器（4）和定向接头（5）之间。

3.根据权利要求1所述的一种柔性四合一钻具组合，其特征在于：所述螺杆扶正器（2）的扶正块与球形扶正器（4）的扶正块距离为10-11 m。

4.根据权利要求1所述的一种柔性四合一钻具组合，其特征在于：所述柔性短节（3）的长度为2.5-3m，壁厚为27mm-30mm。

5.根据权利要求1所述的一种柔性四合一钻具组合，其特征在于：所述螺杆扶正器（2）的螺杆外径为172mm，螺杆弯度为1.25°。