CN215718529U - 一种基于连续油管的钻井管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于连续油管的钻井管柱，其包括由下至上依次连接的钻头、井底马达、减震短节、随钻测量装置、钻压控制短节、推进器调节短节和连续油管。本实用新型通过设置减震短节能够减轻钻具震动，提供钻头破岩效率，保护钻具，解决了现有的基于连续油管的钻井管柱无法减轻钻具震动的问题。

Description

一种基于连续油管的钻井管柱

技术领域

本实用新型涉及钻井技术领域，尤其是一种基于连续油管的钻井管柱。

背景技术

近年来连续油管钻井技术已广泛用于钻井技术领域，由于连续油管具有可连续起下、不需要接单根作业的技术优点，因此具有高钻井效率和井控安全性，并大幅度减轻了劳动强度，降低了钻井成本。由于钻井过程中经常会钻遇一些坚硬岩石，会使钻柱发生周向震动、横向震动和轴向震动，当钻头的纵向震动频率与钻具纵向震动固有频率达到一定数值时，就会引起跳钻现象，即共振现象，进而会造成工程事故，造成人员及经济上的损失，但现有的基于连续油管的钻井管柱无法减轻钻具震动。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于连续油管的钻井管柱，以解决现有技术无法减轻钻具震动的问题。

为达到上述目的，本实用新型提出一种基于连续油管的钻井管柱，其包括由下至上依次连接的钻头、井底马达、减震短节、随钻测量装置、钻压控制短节、推进器调节短节和连续油管。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述减震短节包括外筒和能轴向滑动地设于所述外筒内的减震活塞，所述外筒的上端和下端分别与所述随钻测量装置和所述井底马达连接，所述减震活塞的顶部具有供所述外筒内的钻井液施加向下压力的受压端面，所述减震活塞的外侧壁上设有上台阶，所述外筒的内侧壁上设有位于所述上台阶下方的下台阶，所述上台阶与所述下台阶之间形成密闭的压力传导腔。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述外筒内设有一扩径孔，所述扩径孔位于所述下台阶上方，所述扩径孔的孔径大于所述减震活塞的外径，所述受压端面朝向所述扩径孔，所述减震活塞的顶部能伸入所述扩径孔内。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述外筒的内侧壁上设有上限位凸台和下限位凸台，所述下台阶位于所述上限位凸台和所述下限位凸台之间，所述减震活塞位于所述上限位凸台和所述下限位凸台之间，所述上限位凸台和所述下限位凸台之间的垂直间距大于所述减震活塞的轴向长度。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述推进器调节短节包括筒状的外壳、以及固定在所述外壳的外壁上且用于抵压在井筒的内壁上的螺旋状的驱动轮，所述驱动轮的中心轴线相对于所述外壳的中心轴线倾斜，所述驱动轮通过旋转并沿所述井筒的内壁螺旋运动来牵引所述连续油管。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述驱动轮的中心轴线与所述外壳的中心轴线之间的夹角为锐角。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述驱动轮的中心轴线与所述外壳的中心轴线之间的夹角为30°～60°。如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述外壳和所述驱动轮为一体式结构。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述井底马达与所述减震短节之间、所述减震短节与所述随钻测量装置之间、所述随钻测量装置与所述钻压控制短节之间、所述钻压控制短节与所述推进器调节短节之间、以及所述推进器调节短节与所述连续油管之间均连接有旋转短节。

如上所述的基于连续油管的钻井管柱，其中，所述钻压控制短节与所述随钻测量装置电连接，所述钻压控制短节接收所述随钻测量装置测量的钻压信号并根据所述钻压信号自动控制钻压。

本实用新型的基于连续油管的钻井管柱的特点和优点是：

1、本实用新型的基于连续油管的钻井管柱，通过设置减震短节能够减轻钻具震动，提供钻头破岩效率，保护钻具，解决了现有的基于连续油管的钻井管柱无法减轻钻具震动的问题；

2、本实用新型中的减震短节，通过在外筒内设置减震活塞，能够根据井下震动情况实时减轻钻具震动，减震效果更好；

3、本实用新型中的推进器调节短节为滚动接触机构，推进器调节短节能够以井壁或套管壁为支点推动前部刚性管柱并牵引连续油管，使连续油管处于受拉状态，减少或避免连续油管螺旋弯曲，减少水平段岩屑沉积，增强连续油管钻井的水平延伸能力，使连续油管钻井的高刚度管柱部分具有复合钻进能力和自牵引驱动能力。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的基于连续油管的钻井管柱的示意图；

图2是本实用新型中减震短节的示意图；

图3是本实用新型中推进器调节短节的示意图。

主要元件标号说明：

1、钻头；2、井底马达；

3、减震短节；31、外筒；311、下台阶；312、扩径孔；

313、上限位凸台；314、下限位凸台；

32、减震活塞；321、受压端面；322、上台阶；33、压力传导腔；

4、随钻测量装置；5、钻压控制短节；

6、推进器调节短节；61、外壳；62、驱动轮；7、连续油管。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“顶”和“底”、“内”和“外”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。

如图1所示，本实用新型提供一种基于连续油管的钻井管柱，其包括由下至上依次连接的钻头1、井底马达2、减震短节3、随钻测量装置4、钻压控制短节5、推进器调节短节6和连续油管7，其中，推进器调节短节6能够推动前部刚性钻柱并牵引连续油管，使连续油管处于受拉状态，减少连续油管螺旋弯曲和水平段岩屑沉积，增强连续油管钻井的水平延伸能力；钻压控制短节5能够控制钻头获得稳定的钻压；减震短节3能够减轻钻具震动，提供钻头破岩效率，保护钻具，解决了现有的基于连续油管的钻井管柱无法减轻钻具震动的问题。

在一实施例中，钻头1、井底马达2、减震短节3、随钻测量装置4、钻压控制短节5和推进器调节短节6均可采用现有结构。

如图1、图2所示，为了解决现有减震短节无法根据井下震动情况实时减轻钻具震动的问题，本实用新型的另一实施例提供了一种改进的减震短节3，该减震短节3包括外筒31和能轴向滑动地设于外筒31内的减震活塞32，外筒31的上端和下端分别与随钻测量装置4和井底马达2连接，减震活塞32的顶部具有供外筒31内的钻井液施加向下压力(称为内压力)的受压端面321，减震活塞32的外侧壁上设有上台阶322，外筒31的内侧壁上设有位于上台阶322下方的下台阶311，上台阶322与下台阶311之间形成密闭的压力传导腔33，压力传导腔33内具有空气，钻头1的震动经由外筒31、压力传导腔33传递给减震活塞32，使减震活塞32受到来自钻头1的方向向上的外压力，同时减震活塞32还受到钻井液作用于其受压端面321上且方向向下的内压力，减震活塞32在该外压力和内压力的作用下能沿外筒31的轴向方向移动。

如图2所示，进一步，外筒31内设有一扩径孔312，扩径孔312位于下台阶311上方，扩径孔312的孔径大于减震活塞32的外径，受压端面321朝向扩径孔312，减震活塞32的顶部能伸入扩径孔312内，通过设置扩径孔312，使外筒31内向下流动的钻井液能够对减震活塞32的受压端面321施加压力。

如图2所示，进一步，外筒31的内侧壁上设有上限位凸台313和下限位凸台314，下台阶311位于上限位凸台313和下限位凸台314之间，减震活塞32位于上限位凸台313和下限位凸台314之间，上限位凸台313和下限位凸台314之间的垂直间距大于减震活塞32的轴向长度，上限位凸台313和下限位凸台314用于对减震活塞32限位，使减震活塞32在上限位凸台313和下限位凸台314之间的范围内滑动。

如图1、图3所示，在一个实施例中，推进器调节短节6包括筒状的外壳61、以及固定在外壳61的外壁上且用于抵压在井筒的内壁上的螺旋状的驱动轮62，驱动轮62的中心轴线相对于外壳61的中心轴线倾斜，也就是驱动轮62的中心轴线相对于井筒的中心轴线倾斜，驱动轮62通过旋转并沿井筒的内壁螺旋运动来牵引连续油管7，并对装置整体产生轴向的推力。

本实施例中的推进器调节短节6为滚动接触机构，推进器调节短节6能够以井壁或套管壁为支点推动前部刚性管柱并牵引连续油管7，使连续油管处于受拉状态，减少或避免连续油管螺旋弯曲，使连续油管钻井的高刚度管柱部分具有复合钻进能力和自牵引驱动能力，其中高刚度管柱部分也就是钻头1、井底马达2、减震短节3、随钻测量装置4、钻压控制短节5、推进器调节短节6依次连接形成的管柱。但本实用新型并不以此为限，在其它实施例中，推进器调节短节6也可以采用现有技术的结构，比如连续油管牵引器、连续油管的爬行器或推进装置。

如图3所示，进一步，驱动轮62的中心轴线与外壳61的中心轴线之间的夹角α为锐角，例如驱动轮62的中心轴线与外壳61的中心轴线之间的夹角α为30°～60°，例如α为47°。

进一步，外壳61和驱动轮62为一体式结构。

如图1所示，在一个实施例中，井底马达2与减震短节3之间、减震短节3与随钻测量装置4之间、随钻测量装置4与钻压控制短节5之间、钻压控制短节5与推进器调节短节6之间、以及推进器调节短节6与连续油管7之间均连接有旋转短节，旋转短节用于在水力或电力的作用下自旋转搅动岩屑，使岩屑形成紊流，减少岩屑在井筒内沉积，清洁井眼的同时实现减阻降摩，提高钻井效率，节约施工时间。可以理解的是，旋转短节的数量以及其设置位置可以根据需要进行调整。

在一个实施例中，钻压控制短节5与随钻测量装置4电连接，钻压控制短节5接收随钻测量装置4测量的钻压信号并根据钻压信号自动控制钻压，钻压控制短节5能够提供相对恒定的钻压，并与井底马达2配合以调节推进力的大小和移动位移大小。其中钻压控制短节5和随钻测量装置4的结构和工作原理为现有技术，故不赘述。

其中，井底马达2能够产生转动扭矩，驱动下部管柱旋转进而产生钻进作用，且在需要定向钻井时可接受控制指令调整钻进方位及角度。

具体地，定向钻进时，依靠钻头1、井底马达2、随钻测量装置4实现定向，随钻测量装置4可以实时测量钻头1所在的方位以及倾角，并将该数据传输通过钻井液传输至地面的控制系统，操作人员根据该数据调整钻井角度以及方位，以准确的到达目的层。

本实用新型所提供的基于连续油管的钻井管柱，通过将连续油管、减震装置与现有钻具有效结合，一方面能够根据井下震动情况实时减轻钻具震动，提高钻头破岩效率，保护钻具，另一方面可以使连续油管钻井的高刚度管柱部分具有复合钻进能力和自牵引驱动能力，减少连续油管螺旋弯曲效应和水平段岩屑沉积，减阻降摩，大幅度增强连续油管钻井的水平延伸能力，并能精确控制钻头获得稳定的钻压。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述基于连续油管的钻井管柱包括由下至上依次连接的钻头、井底马达、减震短节、随钻测量装置、钻压控制短节、推进器调节短节和连续油管。

2.如权利要求1所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述减震短节包括外筒和能轴向滑动地设于所述外筒内的减震活塞，所述外筒的上端和下端分别与所述随钻测量装置和所述井底马达连接，所述减震活塞的顶部具有供所述外筒内的钻井液施加向下压力的受压端面，所述减震活塞的外侧壁上设有上台阶，所述外筒的内侧壁上设有位于所述上台阶下方的下台阶，所述上台阶与所述下台阶之间形成密闭的压力传导腔。

3.如权利要求2所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述外筒内设有一扩径孔，所述扩径孔位于所述下台阶上方，所述扩径孔的孔径大于所述减震活塞的外径，所述受压端面朝向所述扩径孔，所述减震活塞的顶部能伸入所述扩径孔内。

4.如权利要求2所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述外筒的内侧壁上设有上限位凸台和下限位凸台，所述下台阶位于所述上限位凸台和所述下限位凸台之间，所述减震活塞位于所述上限位凸台和所述下限位凸台之间，所述上限位凸台和所述下限位凸台之间的垂直间距大于所述减震活塞的轴向长度。

5.如权利要求1所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述推进器调节短节包括筒状的外壳、以及固定在所述外壳的外壁上且用于抵压在井筒的内壁上的螺旋状的驱动轮，所述驱动轮的中心轴线相对于所述外壳的中心轴线倾斜，所述驱动轮通过旋转并沿所述井筒的内壁螺旋运动来牵引所述连续油管。

6.如权利要求5所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述驱动轮的中心轴线与所述外壳的中心轴线之间的夹角为锐角。

7.如权利要求6所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述驱动轮的中心轴线与所述外壳的中心轴线之间的夹角为30°～60°。

8.如权利要求5所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述外壳和所述驱动轮为一体式结构。

9.如权利要求1所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述井底马达与所述减震短节之间、所述减震短节与所述随钻测量装置之间、所述随钻测量装置与所述钻压控制短节之间、所述钻压控制短节与所述推进器调节短节之间、以及所述推进器调节短节与所述连续油管之间均连接有旋转短节。

10.如权利要求1所述的基于连续油管的钻井管柱，其特征在于，所述钻压控制短节与所述随钻测量装置电连接，所述钻压控制短节接收所述随钻测量装置测量的钻压信号并根据所述钻压信号自动控制钻压。

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