CN2773297Y - 水平段钻井轨迹调整装置 - Google Patents

Abstract

一种油田钻井、钻柱配套用的水平段钻井轨迹调整装置，该装置由上接头、本体、保径齿、下接头、过渡刀翼、调位刀翼、支承刀翼、复位刀翼、加强筋、排屑槽、中心孔构成。过渡、调位、支承、复位四种刀翼均呈涡轮状分布在本体上，在本体中心处设有中心孔；过渡刀翼顶点为圆弧，直径等于井筒直径，刀面法向与圆周切线方向夹角为r调位刀翼的直径比井筒小，间隙距离为δ，支承刀翼和复位刀翼的直径等于井筒直径，且圆弧所对圆心角为β，加强筋固化在本体中，保径齿镶焊在刀翼外表面上。该装置解决了现有技术中存在的滑动定向钻进时易使实钻井眼轨迹偏离设计轨迹，井底井斜角、方位角予测不准的问题，本实用新型可广泛的应用在油田钻井、钻柱配套作业中。

Description

水平段钻井轨迹调整装置

技术领域：

本实用新型涉及一种油田钻井、钻柱配套用的水平段钻井轨迹调整装置。

背景技术：

在水平井、侧钻水平井及分支水平井钻井过程中，水平段轨迹的控制都是通过井下动力马达来进行调整，以保证井身轨迹沿着设计靶盒延伸，对井斜角和方位角的控制，通常使用较低造斜率的动力钻具组合辅以随钻测量定向技术来完成，存在以下问题：在滑动定向钻进时需调整井斜角或方位角，井斜或方位必然偏离轨迹的同一方向，如果反复改变井下动力钻具工具面，所钻出的井眼轨迹不规则，钻具摩阻力大，影响后续钻井；在需要稳斜稳方向钻进时，通常采用复合钻井方式钻井，存在井斜角和方位角的变化，井底井斜角、方位角予测不准确，易使实钻井眼轨迹偏离设计轨迹。

实用新型内容：

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种水平段钻井轨迹调整装置，该装置是在研究一种新的轨迹控制方法的基础上将地面被动控制转换为井下自动控制，优化钻柱组合结构，简化工艺，提高井眼轨迹控制的有效性，减小对井底井斜角、方位角予测的不准确性而研制的，该装置提高了轨迹控制的精度，保证了井眼轨迹平滑规则，提高了油层钻遇率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：水平段钻井轨迹调整装置是针对水平段钻井轨迹控制技术存在的实际问题而研制的。在水平段钻进中，钻柱轴线与井眼轴线产生偏离时，必然导致钻头轨迹偏离设计轨迹，为此必须将实钻轨迹修正到设计轨迹，该装置是将传统的地面控制或遥控方式转变为井下自动控制即自动调整。对井斜角的调整，主要是控制钻头姿态参数，即钻头倾角的大小。当轨迹增斜时，该装置与井眼高边一侧井壁相互作用，迫使钻头向下倾方向钻进，从而产生降斜效果；当轨迹降斜时，该装置作用于井眼底边一侧，使钻头出现上扬趋势，从而产生增斜效果。对方位的调整主要是控制钻头侧向力来实现。当方位右漂时，该装置与井眼右侧井壁相互作用力增大，则钻头受到地层向左的侧向力增大，从而使钻头轨迹左漂，出现降方位趋势；当方位左漂时，该装置与井眼左侧井壁相互作用，钻头受到地层向右的侧向力增大，从而使钻头轨迹右漂，出现增方位趋势。在旋转钻进过程中，该装置与井壁的接触有滑动、滚动、滑动与滚动三种方式，并且其轴线与钻柱、钻头以及井眼轴线始终保持一致，当钻柱轴线偏离设计井眼轨迹轴线时，钻头倾角及钻头侧向力即发生变化，而且随着钻柱的旋转交变地作用于井壁，达到瞬时修正轨迹偏差的目的。

本实用新型的有益效果是，该装置结构紧凑、操作简便，不需要地面控制就可实时修正井眼轨迹，优化了定向钻具组合结构，简化了定向钻井工艺，降低钻井数据测试作业成本和仪器故障率，提高了水平段轨迹控制的可靠性和成功率经济效益显著。

附图说明：

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型应用相关位置示意图。

图中1、上接头，2、本体，3、保径齿，4、下接头，5、过渡刀翼，6、调位刀翼，7、支承刀翼，8、复位刀翼，9、加强筋，10、排屑槽，11、中心孔，12、井壁，1′、水平段钻井轨迹调整装置，2′、钻头，3′、钻柱，4′、井筒，5′、钻井泵，6′、转盘。

具体实施方式：

在图1中，水平段钻井轨迹调整装置由上接头1、本体2、保径齿3、下接头4、过渡刀翼5、调位刀翼6、支承刀翼7、复位刀翼8、加强筋9、排屑槽10、中心孔11构成。过渡刀翼5、调位刀翼6、支承刀翼7、复位刀翼8均呈涡轮状分布在本体2上，在本体2中心处设有中心孔11，棱柱状过渡刀翼5顶点为圆弧，直径等于井筒直径，刀面法向与圆周切线方向夹角为r，圆弧曲面状调位刀翼6的直径比井筒直径小，间隙距离为δ，圆弧曲面状支承刀翼7和复位刀翼8的直径等于井筒直径，圆弧所对圆心角均为β。刀翼之间被圆弧槽状排屑槽10分割；椭圆柱状加强筋9固化在本体2中成为一体；条块状保径齿3镶焊在刀翼外表面上。上接头1为钻杆扣，下接头7为钻铤扣。由β、r、δ及井筒直径等参数确定了本装置对钻头姿态参数影响的大小及工作特性。该装置在旋转钻进过程中，钻井液流径中心孔11，携带钻屑沿排屑槽10上返，过渡刀翼5、支承刀翼7、复位刀翼8始终与井壁12接触，当该装置或钻柱轴线偏离实钻井眼轴线时受井壁作用力，合力方向沿经向指向过渡刀翼5法向，此时过渡刀翼5刀面和调位刀翼6均不接触井壁，从而使该装置轴线向实钻井眼轴线夹角减小并最终重合，达到修正井眼轨迹的目的。

在图2中，水平段钻井轨迹调整装置1′与钻头2′、钻柱3′均为螺纹扣连接，用钻柱3′将水平段钻井轨迹调整装置1′下入到井筒4′中，用钻井泵5′开泵循环，转盘6′带动钻柱3′旋转并下放，将扭矩和钻压传递到钻头2′，实现钻进。该装置1′交变地作用于井壁，瞬时修正轨迹偏差，使井眼轨迹沿设计轨迹延伸。

Claims (2)

1、一种水平段钻井轨迹调整装置，由上接头(1)、本体(2)、保径齿(3)、下接头(4)、过渡刀翼(5)、调位刀翼(6)、支承刀翼(7)、复位刀翼(8)、加强筋(9)、排屑槽(10)、中心孔(11)构成，其特征在于：过渡刀翼(5)、调位刀翼(6)、支承刀翼(7)、复位刀翼(8)均呈涡轮状分布在本体(2)上，在本体(2)中心处设有中心孔(11)，棱柱状过渡刀翼(5)顶点为圆弧，直径等于井筒直径，刀面法向与圆周切线方向夹角为r，圆弧曲面状调位刀翼(6)的直径比井筒直径小，间隙距离为δ，圆弧曲面状支承刀翼(7)和复位刀翼(8)的直径等于井筒直径，圆弧所对圆心角均为β。刀翼之间被圆弧槽状排屑槽(10)分割；椭圆柱状加强筋(9)固化在本体(2)中成为一体；条块状保径齿(3)镶焊在刀翼外表面上。上接头(1)为钻杆扣，下接头(4)为钻铤扣。

2、根据权利要求1所述的水平段钻井轨迹调整装置，其特征在于：过渡刀翼(5)刀面法向与圆周切线夹角r为28～37度，支承刀翼(7)和复位刀翼(8)的圆弧所对圆心角β为40～52度，调位刀翼(6)与井筒间隙距离δ为3～10mm。

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