CN213627434U - 一种稳定保护钻头的钻井工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于钻探设备技术领域，具体涉及一种稳定保护钻头的钻井工具，包括铣鞋组件、倾斜组件和钻探组件，所述铣鞋组件设置于倾斜组件上部，所述铣鞋组件可在倾斜组件上部钻倾斜孔；所述钻探组件包括双向液压随钻震击器、三维稳定器和岩屑床清洁器，所述双向液压随钻震击器设置于三维稳定器上部，所述三维稳定器与双向液压随钻震击器活动连接，所述岩屑床清洁器设于三维稳定器下部，所述三维稳定器与岩屑床清洁器活动连接。本实用新型提供了一种稳定保护钻头的钻井工具，用以解决现有技术无法实现侧面钻孔的效果；钻孔质量欠佳，达不到工程需要的质量；无法有小控制井斜和方位及导向控制；作业效率受到配到设置的限制较大等的问题。

Description

一种稳定保护钻头的钻井工具

技术领域

本实用新型属于钻探设备技术领域，具体涉及一种稳定保护钻头的钻井工具。

背景技术

钻井工程是油气藏开发中投资大、风险高的工程，它的费用占勘探开发成本的50％以上。破岩技术是油气钻井技术的核心内容，破岩效率的好坏直接决定着钻井速度和成本，更决定着钻井工程的经济效益。随着我国油气勘探开发的不断深入，深井、超深井钻井数量不断增加。当井深增加时，钻井速度低、成本高、周期长的问题非常突出，严重影响了整个油气田的勘探开发速度。特别是深部地层机械钻速慢，导致钻井周期长，钻井期间，各种工程事故时有发生，施工效率低下。分析其原因主要有：一、深部井段地层埋藏深，地层压实作用大，导致岩石本身强度大，不易破碎；二、随着井深的增加，钻柱内钻井液的沿程损耗不断增大，从而导致钻头破碎地层的水力能量不断减小，钻头可利用的水功率急剧下降，很难及时清除井底的岩屑，出现井底垫层，造成了岩屑重复破碎甚至钻头泥包，导致机械钻速大大降低；三、对于大位移井或者斜井，管柱入井时，入井长度越长，需要克服的管柱与井壁之间的摩擦力就越大，摩擦阻力的增大减小了传递到钻头上的有效钻压，导致钻头在井底的机械破岩能量严重不足，钻头齿很难吃入岩石，破岩方式主要以研磨为主，而不是体积破碎，从而影响了机械钻速的提高。

中国专利(CN208073370U)公开了垂直钻井工具，包括设置有中心管的钻井本体，设置在所述中心管下端的调节机构；其中，所述调节机构包括：固定接头和移动接头，其中，所述固定接头和移动接头之间设置有方向调节件，所述方向调节件包括：万向节和与所述万向节连接的连接杆；所述移动接头为中空结构，其内部设置有开槽，所述开槽的两侧设置有通过磁性相吸合的固定块和滚动球。

中国专利(CN202926511U)公开了钻井动力工具及新型钻井工具，包括能量转换机构和阀轴系统，所述能量转换机构为旋转发生器；所述阀轴系统包括定子、转子、动阀片总成、定阀片总成和轴总成，转子左右往复运动并驱动与其直接相连的动阀片总成；所述能量转换机构为螺杆或涡轮或叶轮。本新型可实现在旋转钻头的同时，其钻头处钻压和井底钻压均类似正弦规律的连续温和变化，有利于围岩强度降低和裂缝发育，能显著提高破岩效率；另外，钻头处井底压力发生周期性变化，交替产生负压和高压喷射，在压力变小时，为欠平衡或气体钻井液钻井，改变了围岩环境，能显著提高机械钻速。

但是现有技术任然存在以下问题：

1.无法实现侧面钻孔的效果；

2.钻孔质量欠佳，达不到工程需要的质量；

3.无法有小控制井斜和方位及导向控制；

4.作业效率受到配到设置的限制较大。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种稳定保护钻头的钻井工具，用以解决现有技术无法实现侧面钻孔的效果；钻孔质量欠佳，达不到工程需要的质量；无法有小控制井斜和方位及导向控制；作业效率受到配到设置的限制较大等的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种稳定保护钻头的钻井工具，包括铣鞋组件、倾斜组件和钻探组件，所述铣鞋组件设置于倾斜组件上部，所述铣鞋组件可在倾斜组件上部钻倾斜孔，所述钻探组件沿着该倾斜孔向倾斜组件侧方钻孔；

所述钻探组件包括双向液压随钻震击器、三维稳定器和岩屑床清洁器，所述双向液压随钻震击器设置于三维稳定器上部，所述三维稳定器与双向液压随钻震击器活动连接，所述岩屑床清洁器设于三维稳定器下部，所述三维稳定器与岩屑床清洁器活动连接。

优选的，所述钻探组件还包括钛合金钻杆、US减震减阻工具和柔性MWD，所述钛合金钻杆设置于岩屑床清洁器下部，所述岩屑床清洁器与钛合金钻杆活动连接，所述US减震减阻工具设置于钛合金钻杆下部，所述钛合金钻杆与US减震减阻工具活动连接，所述柔性MWD设置于US减震减阻工具下部，所述US减震减阻工具与柔性MWD活动连接。

优选的，所述钻探组件还包括双弯螺杆和定制化钻头，所述双弯螺杆设置于柔性MWD下部，是柔性MWD与双弯螺杆活动连接，所述定制化钻头设置于双弯螺杆下部，所述双弯螺杆与定制化钻头活动连接。

优选的，所述铣鞋组件包括轴杆主体、休窗铣鞋、开窗铣鞋和应力槽，所述休窗铣鞋固定连接于轴杆主体，所述开窗铣鞋设置于轴杆主体下部，所述应力槽设置于开窗铣鞋下部。

优选的，所述倾斜组件包括第一倾斜上体和锚定件，所述第一倾斜上体设置于锚定件上部，所述锚定件与第一倾斜上体固定连接，所述第一倾斜上体上设置有斜拉面，所述锚定件还设有多个锚定齿，多个所述锚定齿可向径向方向延伸。

优选的，所述倾斜组件还包括岩层探测器，所述岩层探测器中设置有温度传感器、压力传感器和湿度传感器。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

曲率半径小，18—20m。柔性钻具材料设计好，强度高，柔性钻具安全系数高；柔性MWD实时测量井斜和方位及导向控制；可回收式斜向器不影响其它产层后续措施的实施；配置双弯螺杆和单弯螺杆，水平段可达200-300m。配合提速、清洁及解卡工具，全面提升作业时效。铣鞋组件1的设置能够与倾斜组件2配合实现对侧向转孔的开窗效果，开窗铣鞋103先实现倾斜转向侧面，先进行开槽和钻侧孔，当钻孔深度到达休窗铣鞋102位置时，可以对钻孔进行修整，最终轴杆主体101完全进入开窗侧孔，应力槽104的设置，保证了倾斜组件2的安全，避免因开窗铣鞋103局部应力过大导致对倾斜组件2的破坏。第一倾斜上体201与铣鞋组件1配合，实现侧向钻孔的效果，锚定件202的设置，可以保证设备需要锚固时，实现对设备的锚固。岩层探测器203的设置，可以实现对钻侧孔的岩层各项参数进行完全测量，保证设备能够调整到合适的进给速率和钻速等参数。

附图说明

图1为本实用新型一种稳定保护钻头的钻井工具实施例的铣鞋组件和倾斜组件的组合结构示意图；

图2为图1中A处放大结构示意图；

图3为本实用新型一种稳定保护钻头的钻井工具实施例的钻探组件的结构示意图。

附图中涉及到的附图标记有：铣鞋组件1、轴杆主体101、休窗铣鞋102、开窗铣鞋103、应力槽104、倾斜组件2、第一倾斜上体201、斜拉面2011、锚定件202、锚定齿2021、岩层探测器203、钻探组件3、双向液压随钻震击器301、三维稳定器302、岩屑床清洁器303、钛合金钻杆304、US减震减阻工具305、柔性MWD306、双弯螺杆307、定制化钻头308。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

实施例一

如图1至3所示，一种稳定保护钻头的钻井工具，包括铣鞋组件1、倾斜组件2和钻探组件3，铣鞋组件1设置于倾斜组件2上部，铣鞋组件1可在倾斜组件2上部钻倾斜孔，钻探组件3沿着该倾斜孔向倾斜组件2侧方钻孔；

钻探组件3包括双向液压随钻震击器301、三维稳定器302和岩屑床清洁器303，双向液压随钻震击器301设置于三维稳定器302上部，三维稳定器302与双向液压随钻震击器301活动连接，岩屑床清洁器303设于三维稳定器302下部，三维稳定器302与岩屑床清洁器303活动连接。

本实施例中，根据对钻探组件3的设置实现侧向钻孔的效果，通过双向液压随钻震击器301的设置，实现对钻孔直径进行扩大，保证钻井设备顺畅进入，三维稳定器302的设置保证设备的稳定运行，防止设备在运行时产生过量的颠簸，破坏设备钻孔的质量，岩屑床清洁器303的设置，可以对钻孔通道进行清理，提高设备钻进效率，且能降低设备堵塞故障的概率。

钻探组件3还包括钛合金钻杆304、US减震减阻工具305和柔性MWD306，钛合金钻杆304设置于岩屑床清洁器303下部，岩屑床清洁器303与钛合金钻杆304活动连接，US减震减阻工具305设置于钛合金钻杆304下部，钛合金钻杆304与US减震减阻工具305活动连接，柔性MWD306设置于US减震减阻工具305下部，US减震减阻工具305与柔性MWD306活动连接。钛合金钻杆304与岩屑床清洁器303配合设置，可以实现对钻孔通道扩孔步骤和清理步骤的连续性，在钻孔过程中会出现石颗，可能会是设备的阻力增大，降低钻进速率，US减震减阻工具305的设置很好的解决了这个问题，柔性MWD306可以实现对井眼的参数进行测量井眼轨迹参数(包括：井斜角、方位角、工具面角及辅助参数)，提升设备对井眼的轨迹控制。

钻探组件3还包括双弯螺杆307和定制化钻头308，双弯螺杆307设置于柔性MWD306下部，是柔性MWD306与双弯螺杆307活动连接，定制化钻头308设置于双弯螺杆307下部，双弯螺杆307与定制化钻头308活动连接。双弯螺杆307和定制化钻头308的设置则提升了设备的钻井能力。

实施例二

本实施例是在前述实施例一的基础上进行的，主要介绍本实用新型的一种稳定保护钻头的钻井工具固定部件的结构和实现的效果。

如图1至3所示，一种稳定保护钻头的钻井工具，包括铣鞋组件1、倾斜组件2和钻探组件3，铣鞋组件1设置于倾斜组件2上部，铣鞋组件1可在倾斜组件2上部钻倾斜孔，钻探组件3沿着该倾斜孔向倾斜组件2侧方钻孔；

钻探组件3包括双向液压随钻震击器301、三维稳定器302和岩屑床清洁器303，双向液压随钻震击器301设置于三维稳定器302上部，三维稳定器302与双向液压随钻震击器301活动连接，岩屑床清洁器303设于三维稳定器302下部，三维稳定器302与岩屑床清洁器303活动连接。

本实施例中，根据对钻探组件3的设置实现侧向钻孔的效果，通过双向液压随钻震击器301的设置，实现对钻孔直径进行扩大，保证钻井设备顺畅进入，三维稳定器302的设置保证设备的稳定运行，防止设备在运行时产生过量的颠簸，破坏设备钻孔的质量，岩屑床清洁器303的设置，可以对钻孔通道进行清理，提高设备钻进效率，且能降低设备堵塞故障的概率。

钻探组件3还包括钛合金钻杆304、US减震减阻工具305和柔性MWD306，钛合金钻杆304设置于岩屑床清洁器303下部，岩屑床清洁器303与钛合金钻杆304活动连接，US减震减阻工具305设置于钛合金钻杆304下部，钛合金钻杆304与US减震减阻工具305活动连接，柔性MWD306设置于US减震减阻工具305下部，US减震减阻工具305与柔性MWD306活动连接。钛合金钻杆304与岩屑床清洁器303配合设置，可以实现对钻孔通道扩孔步骤和清理步骤的连续性，在钻孔过程中会出现石颗，可能会是设备的阻力增大，降低钻进速率，US减震减阻工具305的设置很好的解决了这个问题，柔性MWD306可以实现对井眼的参数进行测量井眼轨迹参数(包括：井斜角、方位角、工具面角及辅助参数)，提升设备对井眼的轨迹控制。

钻探组件3还包括双弯螺杆307和定制化钻头308，双弯螺杆307设置于柔性MWD306下部，是柔性MWD306与双弯螺杆307活动连接，定制化钻头308设置于双弯螺杆307下部，双弯螺杆307与定制化钻头308活动连接。双弯螺杆307和定制化钻头308的设置则提升了设备的钻井能力。

铣鞋组件1包括轴杆主体101、休窗铣鞋102、开窗铣鞋103和应力槽104，休窗铣鞋102固定连接于轴杆主体101，开窗铣鞋103设置于轴杆主体101下部，应力槽104设置于开窗铣鞋103下部。铣鞋组件1的设置能够与倾斜组件2配合实现对侧向转孔的开窗效果，开窗铣鞋103先实现倾斜转向侧面，先进行开槽和钻侧孔，当钻孔深度到达休窗铣鞋102位置时，可以对钻孔进行修整，最终轴杆主体101完全进入开窗侧孔，应力槽104的设置，保证了倾斜组件2的安全，避免因开窗铣鞋103局部应力过大导致对倾斜组件2的破坏。

倾斜组件2包括第一倾斜上体201和锚定件202，第一倾斜上体201设置于锚定件202上部，锚定件202与第一倾斜上体201固定连接，第一倾斜上体201上设置有斜拉面2011，锚定件202还设有多个锚定齿2021，多个锚定齿2021可向径向方向延伸。第一倾斜上体201与铣鞋组件1配合，实现侧向钻孔的效果，锚定件202的设置，可以保证设备需要锚固时，实现对设备的锚固。

倾斜组件2还包括岩层探测器203，岩层探测器203中设置有温度传感器、压力传感器和湿度传感器。岩层探测器203的设置，可以实现对钻侧孔的岩层各项参数进行完全测量，保证设备能够调整到合适的进给速率和钻速等参数。

实施例二相对于实施例一的优点在于：

实施例二中的铣鞋组件1的设置能够与倾斜组件2配合实现对侧向转孔的开窗效果，开窗铣鞋103先实现倾斜转向侧面，先进行开槽和钻侧孔，当钻孔深度到达休窗铣鞋102位置时，可以对钻孔进行修整，最终轴杆主体101完全进入开窗侧孔，应力槽104的设置，保证了倾斜组件2的安全，避免因开窗铣鞋103局部应力过大导致对倾斜组件2的破坏。第一倾斜上体201与铣鞋组件1配合，实现侧向钻孔的效果，锚定件202的设置，可以保证设备需要锚固时，实现对设备的锚固。岩层探测器203的设置，可以实现对钻侧孔的岩层各项参数进行完全测量，保证设备能够调整到合适的进给速率和钻速等参数。

该实用新型的使用方法为：

在使用时，先将倾斜组件2插入井道，在将铣鞋组件1置于倾斜组件2上部，通过铣鞋组件1与倾斜组件2钻出侧孔，再将钻探组件3缓慢置于侧孔，通过钻探组件3实现钻侧孔。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种稳定保护钻头的钻井工具，其特征在于：包括铣鞋组件(1)、倾斜组件(2)和钻探组件(3)，所述铣鞋组件(1)设置于倾斜组件(2)上部，所述铣鞋组件(1)可在倾斜组件(2)上部钻倾斜孔，所述钻探组件(3)沿着该倾斜孔向倾斜组件(2)侧方钻孔；

所述钻探组件(3)包括双向液压随钻震击器(301)、三维稳定器(302)和岩屑床清洁器(303)，所述双向液压随钻震击器(301)设置于三维稳定器(302)上部，所述三维稳定器(302)与双向液压随钻震击器(301)活动连接，所述岩屑床清洁器(303)设于三维稳定器(302)下部，所述三维稳定器(302)与岩屑床清洁器(303)活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种稳定保护钻头的钻井工具，其特征在于：所述钻探组件(3)还包括钛合金钻杆(304)、US减震减阻工具(305)和柔性MWD(306)，所述钛合金钻杆(304)设置于岩屑床清洁器(303)下部，所述岩屑床清洁器(303)与钛合金钻杆(304)活动连接，所述US减震减阻工具(305)设置于钛合金钻杆(304)下部，所述钛合金钻杆(304)与US减震减阻工具(305)活动连接，所述柔性MWD(306)设置于US减震减阻工具(305)下部，所述US减震减阻工具(305)与柔性MWD(306)活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种稳定保护钻头的钻井工具，其特征在于：所述钻探组件(3)还包括双弯螺杆(307)和定制化钻头(308)，所述双弯螺杆(307)设置于柔性MWD(306)下部，是柔性MWD(306)与双弯螺杆(307)活动连接，所述定制化钻头(308)设置于双弯螺杆(307)下部，所述双弯螺杆(307)与定制化钻头(308)活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种稳定保护钻头的钻井工具，其特征在于：所述铣鞋组件(1)包括轴杆主体(101)、休窗铣鞋(102)、开窗铣鞋(103)和应力槽(104)，所述休窗铣鞋(102)固定连接于轴杆主体(101)，所述开窗铣鞋(103)设置于轴杆主体(101)下部，所述应力槽(104)设置于开窗铣鞋(103)下部。

5.根据权利要求4所述的一种稳定保护钻头的钻井工具，其特征在于：所述倾斜组件(2)包括第一倾斜上体(201)和锚定件(202)，所述第一倾斜上体(201)设置于锚定件(202)上部，所述锚定件(202)与第一倾斜上体(201)固定连接，所述第一倾斜上体(201)上设置有斜拉面(2011)，所述锚定件(202)还设有多个锚定齿(2021)，多个所述锚定齿(2021)可向径向方向延伸。

6.根据权利要求5所述的一种稳定保护钻头的钻井工具，其特征在于：所述倾斜组件(2)还包括岩层探测器(203)，所述岩层探测器(203)中设置有温度传感器、压力传感器和湿度传感器。

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