CN213980634U - 一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，属于石油、天然气钻采设备技术领域，包括：万向轴总成，该万向轴总成包括万向轴壳体，万向轴壳体的外壁设有中扶正器；传动轴总成，该传动轴总成包括传动轴壳体，传动轴壳体与万向轴壳体丝扣连接，传动轴壳体的外壁设有近钻头扶正器。本申请的高造斜螺杆钻具在滑动钻进过程中，中扶正器、近钻头扶正器和传动轴总成下端连接的钻头组成三点定位支撑，根据三点定位原理可提供高的造斜率和中曲率半径井眼轨迹。在复合钻进过程中，中扶正器可减小螺杆钻具振动，使得井眼更光滑并可降低井眼轨迹全角变化率，全井段作业可大幅降低滑动比，减小钻井过程中的定向施工时间和次数，提高钻井效率。

Description

一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具

技术领域

本申请涉及石油、天然气钻采设备技术领域，特别涉及一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具。

背景技术

目前在石油、天然气的钻井工程中使用的螺杆钻具配置主要结构为：(旁通阀总成+防掉总成)/上接头+马达总成+万向轴总成+传动轴总成，在传动轴壳体设置有近钻头扶正器，这种螺杆钻具普遍应用于定向井、水平井或直井。

水平井可提高油气采收率，目前水平井所占比例越来越高，为提速增效，设计时定向段曲率半径尽可能小，目的是减小定向时间，但是这种只带近钻头扶正器的常规螺杆钻具在中短半径水平井定向段钻进过程中造斜率低，滑动钻进比例高，甚至脱靶，使得钻井效率降低或钻井周期增加。

相关技术中，通过适当缩短弯点距和加大弯角的方式提高常规螺杆钻具造斜率可以缓解上述矛盾，但缩短弯点距对提高螺杆钻具造斜率有限，加大弯角会增加螺杆钻具零部件承受载荷，影响允许的最大转盘转速，并严重影响螺杆钻具的使用寿命。

由于常规螺杆钻具不能较好满足中曲率半径水平井造斜率的要求，因此需要一种高造斜率的螺杆钻具，来减小定向段滑动比例，同时可以用在水平段平稳钻进，实现定向段和水平段一趟钻，减小起下钻次数。

发明内容

本申请实施例提供一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，以解决相关技术中螺杆钻具造斜率低，导致钻井效率降低和钻井周期长的问题。

本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，包括：

万向轴总成，所述万向轴总成包括万向轴壳体，所述万向轴壳体的外壁设有中扶正器；

传动轴总成，所述传动轴总成包括传动轴壳体，所述传动轴壳体与所述万向轴壳体丝扣连接，所述传动轴壳体的外壁设有近钻头扶正器。

在一些实施例中：所述万向轴壳体设有弯点，所述中扶正器位于所述万向轴壳体的弯点以上位置。

在一些实施例中：所述万向轴壳体的弯点与所述传动轴壳体的底部端面之间的距离为1100mm-1400mm。

在一些实施例中：所述近钻头扶正器与所述传动轴壳体的底部端面之间的距离为400mm-600mm。

在一些实施例中：所述中扶正器套设在所述万向轴壳体的外壁上，且中扶正器与所述万向轴壳体可拆卸连接。

在一些实施例中：所述中扶正器设有与所述万向轴壳体连接的内螺纹，所述万向轴壳体的外壁上设有与所述中扶正器连接的外螺纹，且所述万向轴壳体的外壁上设有与所述中扶正器一端抵接的定位环。

在一些实施例中：所述中扶正器与所述万向轴壳体之间设有密封圈。

在一些实施例中：中扶正器的外径小于所述近钻头扶正器的外径。

在一些实施例中：所述中扶正器固定在所述万向轴壳体上，且与所述万向轴壳体为一体成型结构。

在一些实施例中：所述中扶正器的外壁和近钻头扶正器的外壁均设有螺旋棱、直棱或偏斜直棱。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，由于本申请的高造斜螺杆钻具设置了相互连接的万向轴总成和传动轴总成，万向轴总成包括万向轴壳体，在万向轴壳体的外壁设有中扶正器；传动轴总成包括传动轴壳体，传动轴壳体与万向轴壳体丝扣连接，在传动轴壳体的外壁设有近钻头扶正器。

因此，本申请的高造斜螺杆钻具在滑动钻进过程中，中扶正器、近钻头扶正器和传动轴总成下端连接的钻头组成三点定位支撑，根据三点定位原理可提供高的造斜率和中曲率半径井眼轨迹。在复合钻进过程中，中扶正器可减小螺杆钻具振动，使得井眼更光滑并可降低井眼轨迹全角变化率，全井段作业可大幅降低滑动比，减小钻井过程中的定向施工时间和次数，提高钻井效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的结构示意图；

图2为本申请实施的万向轴壳体和中扶正器的结构示意图。

附图标记：

1、上接头；2、马达总成；3、万向轴总成；4、传动轴总成；31、万向轴壳体；32、中扶正器；33、弯点；34、定位环；35、密封圈；41、传动轴壳体；42、近钻头扶正器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其能解决相关技术中螺杆钻具造斜率低，导致钻井效率降低和钻井周期长的问题。

参见图1所述，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，包括：

万向轴总成3，该万向轴总成3包括万向轴壳体31，在万向轴壳体31的外壁设有中扶正器32。

传动轴总成4，该传动轴总成4包括传动轴壳体41，传动轴壳体41与万向轴壳体31丝扣连接，传动轴壳体41的外壁设有近钻头扶正器42。

本申请的螺杆钻具在滑动钻进过程中，中扶正器32、近钻头扶正器42和传动轴总成4下端连接的钻头(图中未画出)组成三点定位支撑，根据三点定位原理可提供高的造斜率和中曲率半径井眼轨迹。

本申请的螺杆钻具在复合钻进过程中，中扶正器32可减小螺杆钻具振动，使得井眼更光滑并可降低井眼轨迹全角变化率，全井段作业可大幅降低滑动比，减小钻井过程中的定向施工时间和次数，提高钻井效率。

在一些可选实施例中：参见图1所述，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，该高造斜螺杆钻具的万向轴壳体31设有弯点33，该弯点33为井孔造斜提供弯曲角度。中扶正器32位于万向轴壳体31的弯点33以上位置，中扶正器32和近钻头扶正器42为井孔造斜提供定位支撑。

在定向作业时，与传动轴总成4下端连接的钻头、近钻头扶正器42和中扶正器32与井壁接触形成三点定位支撑，因该螺杆钻具三点之间距离比常规螺杆钻具三点距离小，大幅提高螺杆钻具造斜率。在水平段，近钻头扶正器42和中扶正器32与井壁贴合，能够防止螺杆钻具工作时螺杆钻具歪斜和振动、防止螺杆钻具跑偏。

在一些可选实施例中：参见图1所述，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，该高造斜螺杆钻具的万向轴壳体31的弯点33与传动轴壳体41的底部端面之间的距离为1100mm-1400mm。近钻头扶正器42与传动轴壳体41的底部端面之间的距离为400mm-600mm。

本实施例的高造斜螺杆钻具的万向轴壳体31的弯点33与传动轴壳体41的底部端面之间的距离小于常规斜螺杆钻具的弯点距；近钻头扶正器42与传动轴壳体41的底部端面之间的距离小于常规斜螺杆钻具的近钻头扶正器42与传动轴壳体41的底部端面之间的距离。

本实施例的高造斜螺杆钻具调整万向轴壳体31的弯点33与传动轴壳体41的底部端面之间的距离和近钻头扶正器42与传动轴壳体41的底部端面之间的距离，在相同造斜率下万向轴壳体31的弯角可以设计的更小。

相比常规螺杆钻具在复合钻进时，本申请的高造斜螺杆钻具偏移量减小，螺杆钻具外壳与传动轴、轴承等部件在井下所受的综合力都相应减小，因此本申请提高了螺杆钻具使用寿命，另一方面也提高螺杆钻具井下安全系数。

在一些可选实施例中：参见图2所示，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，该高造斜螺杆钻具的中扶正器32套设在万向轴壳体31的外壁上，且中扶正器32与万向轴壳体31可拆卸连接。本实施例的中扶正器32与万向轴壳体31可拆卸连接，当中扶正器32的外经与井壁接触磨损后，方便中扶正器32低成本更换。

为了便于中扶正器32与万向轴壳体31可拆卸连接，本实施例的中扶正器32设有与万向轴壳体31连接的内螺纹，在万向轴壳体31的外壁上设有与中扶正器32连接的外螺纹，且万向轴壳体31的外壁上设有与中扶正器32一端抵接的定位环34，定位环34为中扶正器32提供紧固和定位。

为了防止泥浆进入中扶正器32与万向轴壳体31之间的配合表面，在中扶正器32与万向轴壳体31之间设有密封圈35，中扶正器32与万向轴壳体31更加容易拆卸。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，该高造斜螺杆钻具的中扶正器32的外径小于近钻头扶正器42的外径，以防止高造斜螺杆钻具定向造斜施工被井壁卡阻。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，该高造斜螺杆钻具的中扶正器32固定在万向轴壳体31上，且与万向轴壳体31为一体加工成型结构。当中扶正器32外径与万向轴壳体31的外径较为接近时，将中扶正器32固定在万向轴壳体31上，提高中扶正器32的使用寿命。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，该高造斜螺杆钻具的中扶正器32的外壁和近钻头扶正器42的外壁均设有螺旋棱、直棱或偏斜直棱。在中扶正器32的外壁和近钻头扶正器42的外壁设有螺旋棱、直棱或偏斜直棱能够减少中扶正器32和近钻头扶正器42的接触面积，减少钻井阻力。

在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，该高造斜螺杆钻具还包括依次连接的上接头1和马达总成2，马达总成2与万向轴总成3连接。

其中，上接头1包括相互连接的旁通阀总成和防掉总成，旁通阀总成有旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，使钻柱中的钻井液循环绕过不经过马达总成2进入环空。当钻井液流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时钻井液流经马达总成2，使钻井液变成机械能。

防掉总成的作用是由于异常原因造成壳体断裂或脱扣时防止落井，并使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故。

马达总成2是由定子和转子组成，定子和转子相互啮合，利用两者的导程差而形成的螺旋密封线，同时形成密封腔。随着转子在定子中的转动，密封腔沿着轴向移动，不断的生成和消失，完成其能量转换。

马达总成2产生的扭矩及转速传递给万向轴总成3，万向轴总成3的万向轴将马达总成2的扭矩和转速传递给传动轴总成4的传动轴，最终驱动钻头转动，实现钻井破岩。

工作原理

本申请实施例提供了一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，由于本申请的高造斜螺杆钻具设置了相互连接的万向轴总成3和传动轴总成4，万向轴总成3包括万向轴壳体31，在万向轴壳体31的外壁设有中扶正器32；传动轴总成4包括传动轴壳体41，传动轴壳体41与万向轴壳体31丝扣连接，在传动轴壳体41的外壁设有近钻头扶正器42。

本申请的高造斜螺杆钻具在滑动钻进过程中，中扶正器32、近钻头扶正器42和传动轴总成4下端连接的钻头组成三点定位支撑，根据三点定位原理可提供高的造斜率和中曲率半径井眼轨迹。在复合钻进过程中，中扶正器32可减小螺杆钻具振动，使得井眼更光滑并可降低井眼轨迹全角变化率，全井段作业可大幅降低滑动比，减小钻井过程中的定向施工时间和次数，提高钻井效率。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于，包括：

万向轴总成(3)，所述万向轴总成(3)包括万向轴壳体(31)，所述万向轴壳体(31)的外壁设有中扶正器(32)；

传动轴总成(4)，所述传动轴总成(4)包括传动轴壳体(41)，所述传动轴壳体(41)与所述万向轴壳体(31)丝扣连接，所述传动轴壳体(41)的外壁设有近钻头扶正器(42)。

2.如权利要求1所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述万向轴壳体(31)设有弯点(33)，所述中扶正器(32)位于所述万向轴壳体(31)的弯点(33)以上位置。

3.如权利要求2所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述万向轴壳体(31)的弯点(33)与所述传动轴壳体(41)的底部端面之间的距离为1100mm-1400mm。

4.如权利要求1所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述近钻头扶正器(42)与所述传动轴壳体(41)的底部端面之间的距离为400mm-600mm。

5.如权利要求1所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述中扶正器(32)套设在所述万向轴壳体(31)的外壁上，且中扶正器(32)与所述万向轴壳体(31)可拆卸连接。

6.如权利要求5所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述中扶正器(32)设有与所述万向轴壳体(31)连接的内螺纹，所述万向轴壳体(31)的外壁上设有与所述中扶正器(32)连接的外螺纹，且所述万向轴壳体(31)的外壁上设有与所述中扶正器(32)一端抵接的定位环(34)。

7.如权利要求5所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述中扶正器(32)与所述万向轴壳体(31)之间设有密封圈(35)。

8.如权利要求1所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

中扶正器(32)的外径小于所述近钻头扶正器(42)的外径。

9.如权利要求1所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述中扶正器(32)固定在所述万向轴壳体(31)上，且与所述万向轴壳体(31)为一体成型结构。

10.如权利要求1所述的一种用于中半径水平井的高造斜螺杆钻具，其特征在于：

所述中扶正器(32)的外壁和近钻头扶正器(42)的外壁均设有螺旋棱、直棱或偏斜直棱。

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