CN207315231U - 用于井下动力钻具的外套筒 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于井下动力钻具的外套筒，包括：沿其纵长延伸方向具有第一中心轴线的本体，本体中设置具有第二中心轴线的，第二中心轴线和第一中心轴线不重合，从而第二中心轴线与第一中心轴线之间偏移预定距离；本体下端连接下接头，下接头包括第一连接段以及与第一连接段相连接且弯折设置的第二连接段，第一连接段中设置有与第一通道相连通的第二通道，第二连接段设置有与第二通道相连通的第三通道；第二通道与第一连接的共用第三中心轴线，第三通道与第二连接段共用第四中心轴线，第三中心轴线与第二中心轴线相重合，第四中心轴线与第二中心轴线之间具有角度不为0度的夹角。用于井下动力钻具配置本申请的外套筒可以具有较佳地防斜性能。

Description

用于井下动力钻具的外套筒

技术领域

本申请涉及井下钻具技术领域，尤其涉及一种用于井下动力钻具的外套筒。

背景技术

本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

近些年，采用井下动力钻具复合钻井技术发展迅速，在油气田现场得到了广泛的应用。一般井下动力钻具主要包括螺杆钻具和涡轮钻具两大类，井下动力钻具下端与工具主轴线偏移一定的角度，通过井下动力钻具输出扭矩驱动钻头，实现井下动力钻具的定向钻进。也可以通过地面钻机钻盘旋转和动力钻具同时驱动，实现复合钻井。

复合钻井时比定向钻具具有更高的钻头转速，而钻头钻进速度较快，有利于实现高速钻进，但钻遇高陡地层容易出现井斜问题。此时则需要停止钻机钻盘旋转，实施定向钻进作业，调整井眼轨迹。在钻直井时，应尽量降低调整井眼轨迹的定向进尺比例，增加具有较高钻速的复合钻井进尺比例。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

基于前述的现有技术缺陷，本申请实施方式提供了一种具有较强降斜能力的井下动力钻具外套筒，其可以与现有的螺杆钻具或涡轮钻具相配合使用，从而可以增加在直井复合钻井作业中的降斜能力,以保证井眼钻直；同时可以在较高的钻压下工作，解放钻压，提高机械钻速。

为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案。

一种用于井下动力钻具的外套筒，所述外套筒与所述井下动力钻具相配合用于钻出钻井井眼，包括：

纵长延伸的本体，所述本体的上端能与钻铤相连接，所述本体沿其纵长延伸方向具有第一中心轴线；

设置在所述本体中且与其纵长方向同向延伸的第一通道，所述第一通道沿其纵长延伸方向具有第二中心轴线，所述第二中心轴线和所述第一中心轴线不重合，从而所述第二中心轴线与所述第一中心轴线之间沿径向偏移预定距离；

与所述本体的下端相连接的下接头，所述下接头包括第一连接段以及与所述第一连接段相连接且弯折设置的第二连接段，所述第一连接段中设置有与所述第一通道相连通的第二通道，所述第二连接段设置有与所述第二通道相连通的第三通道；所述第二通道与所述第一连接段共用第三中心轴线，所述第三通道与所述第二连接段共用第四中心轴线，所述第三中心轴线与所述第二中心轴线相重合，所述第四中心轴线与所述第二中心轴线之间具有夹角，所述夹角不为0度。

优选地，所述第一通道包括多个直径尺寸不同的通道段，多个所述通道段沿所述第二中心轴线方向间隔排布，相邻两个所述通道段的直径尺寸不同。

优选地，所述第一中心轴线与所述第二中心轴线之间偏移的预定距离在0.5毫米至10毫米之间。

优选地，所述第二中心轴线指向所述本体侧壁厚度最大的方向为预定方向，所述第二连接段朝向所述预定方向弯折。

优选地，所述第二连接段相对于所述第一连接段的弯折方向与所述预定方向之间的夹角在0°至20°之间。

优选地，所述第四中心轴线与所述第二中心轴线之间的夹角在0.25°至2°之间。

优选地，所述第二连接段的外壁间隔设置有多个扶正条，多个所述扶正条呈直棱形或螺旋形。

优选地，多个所述扶正条的长度在0.25米至1米之间，多个所述扶正条的中心位置距离所述第二连接段的下端在0.2米至1米之间，多个所述扶正条的外径比所述钻井井眼尺寸小2毫米至20毫米。

优选地，所述用于井下动力钻具的外套筒还包括：与所述本体的上端相连接的上接头，所述本体通过所述上接头与所述钻铤相连接。

优选地，所述上接头呈环形柱体，其上端设置有用于所述钻铤相连接的公扣，下端设置有用于与所述本体的上端相连接的母扣。

借由以上的技术方案，本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒，通过在本体中设置第一通道，并且本体的第一中心轴线不与第一通道的第二中心轴线重合，使得第一通道在本体中偏心设置，从而可以使得本体形成厚度不均匀的侧壁，本体侧壁的厚度不均匀导致本体沿周向的质量不均匀。如此，本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒在井下动力钻进的带动下旋转时，本体由于侧壁质量不均匀可以产生偏心力，从而可以增加在直井复合钻井作业中的降斜能力,以保证井眼钻直。

此外，通过在本体的下端连接下接头，下接头的第二连接段弯折设置，可以增加偏心质量，进一步提高本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒在井下动力钻进的带动下旋转时产生的偏心力，降斜效果得以进一步提升。

籍此，配置本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒可以在较高的钻压下工作，解放钻压，提高机械钻速。

其它应用领域将根据本文中提供的描述而变得明显。本实用新型内容的描述和具体示例仅旨在例示的目的，并非旨在限制本实用新型的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1为本申请一个实施方式的用于井下动力钻具的外套筒的结构示意图；

图2为图1所示的用于井下动力钻具的外套筒的俯视图；

图3为本申请另一个实施方式的用于井下动力钻具的外套筒的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，当一个零部件被称为“设置于”另一个零部件，它可以直接在另一个零部件上或者也可以存在居中的零部件。当一个零部件被认为是“连接”另一个零部件，它可以是直接连接到另一个零部件或者可能同时存在居中零部件。本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“左”、“右”以及类似的表述是基于说明书附图为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本申请实施方式提供了一种用于井下动力钻具的外套筒，所述外套筒与所述井下动力钻具相配合可以用于钻出钻井井眼。

所述外套筒可以包括：纵长延伸的本体1，所述本体1的上端能与钻铤相连接，所述本体1沿其纵长延伸方向具有第一中心轴线11；设置在所述本体1中且与其纵长方向同向延伸的第一通道12，所述第一通道12沿其纵长延伸方向具有第二中心轴线13，所述第二中心轴线13和所述第一中心轴线11不重合，从而所述第二中心轴线13与所述第一中心轴线11之间沿径向偏移预定距离L；与所述本体1的下端相连接的下接头2，所述下接头2包括第一连接段21以及与所述第一连接段21相连接且弯折设置的第二连接段22，所述第一连接段21中设置有与所述第一通道12相连通的第二通道23，所述第二连接段22设置有与所述第二通道23相连通的第三通道24；所述第二通道23与所述第一连接段21共用第三中心轴线25，所述第三通道24与所述第二连接段22共用第四中心轴线26，所述第三中心轴线25与所述第二中心轴线13相重合，所述第四中心轴线26与所述第二中心轴线13之间具有夹角θ，所述夹角θ不为0度。

在本实施方式中，本体1纵长延伸可呈棱柱或者圆柱状，从而其具有笔直的第一中心轴线11。本体1的长度可以在3米至9米的范围内，其外径相比于应用的钻井井眼尺寸小10毫米至200毫米，差额的大小可以根据井眼尺寸的大小进行调整。具体可以为井眼尺寸越大，差额越大。

本体1上端可以通过上接头3与钻井管柱例如钻铤相连接，上接头3的上端31设置有用于与钻铤相连接的公扣，下端32设置有用于与本体1的上端相连接的母扣，本体1上端内壁设置有用于与上接头3的下端相连接母扣。上接头3呈环形柱体，其外径与本体1的外径相差不超过20毫米。

本体1中设置的第一通道12所具有的第二中心轴线13与第一中心轴线11不重合，即第二中心轴线13与第一中心轴线11之间沿径向偏移预定距离L。也就是说，第一通道12并不是设置在本体1的中心位置。

第二中心轴线13与第一中心轴线11之间沿径向的偏移距离L可以根据动力钻具所需要的降斜能力及动力钻具的动力学特征综合选择。偏移距离L越大，钻具的降斜能力提高，但动力学特征增强，对配合使用的钻头的抗冲击能力要求高。因此，配合使用钻头的抗冲击性能较强的前提下可以增加两者的偏移距离，以提高钻井的防斜能力。在一个实施方式中，第一中心轴线11与第二中心轴线13之间偏移的预定距离L在0.5毫米至10毫米之间。

如图2所示，本体1中以偏移的方式设置有第一通道12，从而使本体1的侧壁的厚度是不均匀的，本体1的侧壁厚度应确保工具在井下作业的抗压、抗拉要求。此外，本体1壁厚的不均匀，可以为下接头2的第二连接段22的弯折方向提供参照。

具体的，第二中心轴线13指向本体1侧壁厚度最大的方向为预定方向，该预定方向即为图2中箭头所示意的向右的方向，第二连接段22可以朝向预定方向弯折。

第二连接段22可以朝向预定方向弯折具体可以为，第二连接段22相对于第一连接段21的弯折方向与预定方向相同，那么此时两者之间的夹角为0°。

第二连接段22可以朝向预定方向弯折还可以为，第二连接段22相对于第一连接段21的弯折方向在预定方向的预定范围内波动，那么此时两者之间的夹角不为0°。例如，第二连接段22相对于第一连接段21的弯折方向与预定方向之间在20°的夹角范围内波动。

如图3所示，在一个实施方式中，第一通道12可以包括多个直径尺寸不同的通道段121，多个通道段121沿第二中心轴线13方向间隔排布，且相邻两个通道段121的直径尺寸不同。多个通道段121的内径除满足上文所述的强度要求外，还应满足动力钻具内部结构的需要设置，此为现有技术，在此不再赘述，但需要说明的是，所有的通道段121均应保持在同一轴线即第二中心轴线13上。

在本实施方式中，下接头2可以与本体1可以为可拆分的结构设计，具体的上接头3的上端即第一连接段21的上端可以通过螺纹连接的方式与本体1的下端相连接。当然，下接头2也可以与本体1为一体式结构，此时下接头2的端与本体1的下端无螺纹结构。

在本实施方式中，第一连接段21与设置在其中的第二通道23共用第三中心轴线25，第二连接段22与设置在其中的第三通道24共用第四中心轴线26，从而可以说明第二通道23设置在第一连接段21的中心位置，第三通道24设置在第二连接段22的中心位置。

第三中心轴线25与第二中心轴线13相重合，第四中心轴线26与第二中心轴线13相交，并且两者之间具有不为0度的夹角。在一个实施方式中，所述夹角的范围在0.25°至2°之间。

进一步地，下接头2可根据需要设置多个扶正条，多个扶正条间隔设置在第二连接段22的外壁，多个扶正条的形状可以是直棱形，也可以为螺旋棱。多个扶正条的长度在0.25米至1米之间，中心位置距离第二连接段22的下端在0.2米至1米之间，外径比钻井井眼尺寸小2毫米至20毫米。

本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒与动力钻具内部结构结合后，通过地面钻机转盘驱动和动力钻具内部结构共同驱动钻头旋转钻进，可以实现高转速切削岩石，提高机械钻速。

本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒，通过在本体1中设置第一通道12，并且本体1的第一中心轴线11不与第一通道12的第二中心轴线13重合，使得第一通道12在本体1中偏心设置，从而可以使得本体1形成厚度不均匀的侧壁，本体1侧壁的厚度不均匀导致本体1沿周向的质量不均匀。如此，本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒在井下动力钻进的带动下旋转时，本体1由于侧壁质量不均匀可以产生偏心力，从而可以增加在直井复合钻井作业中的降斜能力,以保证井眼钻直。

此外，通过在本体1的下端连接下接头2，下接头2的第二连接段22弯折设置，可以增加偏心质量，进一步提高本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒在井下动力钻进的带动下旋转时产生的偏心力，降斜效果得以进一步提升。

籍此，配置本申请实施方式的用于井下动力钻具的外套筒可以在较高的钻压下工作，解放钻压，提高机械钻速。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (10)

1.一种用于井下动力钻具的外套筒，所述外套筒与所述井下动力钻具相配合用于钻出钻井井眼，其特征在于，包括：

纵长延伸的本体，所述本体的上端能与钻铤相连接，所述本体沿其纵长延伸方向具有第一中心轴线；

设置在所述本体中且与其纵长方向同向延伸的第一通道，所述第一通道沿其纵长延伸方向具有第二中心轴线，所述第二中心轴线和所述第一中心轴线不重合，从而所述第二中心轴线与所述第一中心轴线之间沿径向偏移预定距离；

与所述本体的下端相连接的下接头，所述下接头包括第一连接段以及与所述第一连接段相连接且弯折设置的第二连接段，所述第一连接段中设置有与所述第一通道相连通的第二通道，所述第二连接段设置有与所述第二通道相连通的第三通道；所述第二通道与所述第一连接段共用第三中心轴线，所述第三通道与所述第二连接段共用第四中心轴线，所述第三中心轴线与所述第二中心轴线相重合，所述第四中心轴线与所述第二中心轴线之间具有夹角，所述夹角不为0度。

2.如权利要求1所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，所述第一通道包括多个直径尺寸不同的通道段，多个所述通道段沿所述第二中心轴线方向间隔排布，相邻两个所述通道段的直径尺寸不同。

3.如权利要求1所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，所述第一中心轴线与所述第二中心轴线之间偏移的预定距离在0.5毫米至10毫米之间。

4.如权利要求1所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，所述第二中心轴线指向所述本体侧壁厚度最大的方向为预定方向，所述第二连接段朝向所述预定方向弯折。

5.如权利要求4所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，所述第二连接段相对于所述第一连接段的弯折方向与所述预定方向之间的夹角在0°至20°之间。

6.如权利要求1所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，所述第四中心轴线与所述第二中心轴线之间的夹角在0.25°至2°之间。

7.如权利要求1所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，所述第二连接段的外壁间隔设置有多个扶正条，多个所述扶正条呈直棱形或螺旋形。

8.如权利要求7所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，多个所述扶正条的长度在0.25米至1米之间，多个所述扶正条的中心位置距离所述第二连接段的下端在0.2米至1米之间，多个所述扶正条的外径比所述钻井井眼尺寸小2毫米至20毫米。

9.如权利要求1所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，还包括：与所述本体的上端相连接的上接头，所述本体通过所述上接头与所述钻铤相连接。

10.如权利要求9所述的用于井下动力钻具的外套筒，其特征在于，所述上接头呈环形柱体，其上端设置有用于所述钻铤相连接的公扣，下端设置有用于与所述本体的上端相连接的母扣。