WO2016074471A1

WO2016074471A1 - 随钻测量防脱键工具

Info

Publication number: WO2016074471A1
Application number: PCT/CN2015/080589
Authority: WO
Inventors: 赵锦栋; 李永波; 刘成林; 牛义
Original assignee: 深圳市百勤石油技术有限公司
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-05-19
Also published as: CN104453855A; CN104453855B

Abstract

公开了一种随钻测量防脱键工具，包括位于顶部的打捞头（100），打捞头（100）下端通过剪切销钉（200）与固定环（300）连接，固定环（300）还套接连杆（500）的顶端，连杆（500）的底端与弹簧筒（600）的上端固定连接，弹簧筒（600）还与活塞杆（900）可活动连接，弹簧筒（600）内安装有弹簧（700），弹簧（700）的一端抵接在弹簧筒（600）顶部内壁，弹簧（700）另一端抵接活塞杆（900）顶部；活塞杆（900）的底端还与下孔板（800）螺纹连接，下孔板（800）用于与随钻测量工具连接。实施本发明，能够有效避免脱键，从而实现连续作业，减少起钻次数；由于避免了脱键的问题，能够减少中途灌入泥浆的次数，提高下钻速度，缩短钻井周期，从而节约了钻探成本。

Description

随钻测量防脱键工具

技术领域

[0001] 本发明涉及钻探技术，更具体地说，涉及一种随钻测量防脱键工具。

背景技术

[0002] 随钻测量（Measurement While Drilling) 简称 MWD，是定向钻进中一种先进的技术手段，可以不间断定向钻进而测量靠近钻具附近的信息，并将信息即刻传送到地表的过程。随着技术的进步，现代随钻测量已发展为随钻测井（Logging While Drilling) ，简称 LWD，不仅可以监控定向钻进，还可以进行综合测井。

[0003] 一般的， MWD工具部件容纳在无磁钻铤中，采用下坐键式进行安装，以实现零长较短且可打捞。无磁钻铤的上端与钻杆连接，下端与动力钻具连接，在钻探的过程中 MWD工具部件测量各种数据，并反馈给地面。然而在下钻过快或者是水平段井斜较大吋，很容易造成仪器脱键；若是要减少脱键的发生，就不得不进行反复接方钻杆灌入泥浆，控制下钻速度，从而影响了工作效率。在此处键入背景技术描述段落。

技术问题

[0004] 针对现有的钻探技术中，进行随钻测量吋若下钻过快或者是水平段井斜较大吋，很容易造成仪器脱键的问题，提供一种随钻测键工具。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明解决上述问题的方案是，提供一种随钻测量防脱键工具，包括位于顶部的打捞头，所述打捞头下端通过剪切销钉与固定环连接，所述固定环还套接连杆的顶端，所述连杆的底端与弹簧筒的固定连接，所述随钻测量防脱键工具还包括活塞杆，所述活塞杆顶部沿轴向可活动式地插接在所述弹簧筒的下端，所述弹簧筒内安装有弹簧，弹簧的一端抵接在弹簧筒顶部内壁，弹簧另一端抵接活塞杆顶部；所述活塞杆的底端还与下孔板螺纹连接，所述下孔板用于与随钻测量工具连接。 [0006] 本发明的随钻测量防脱键工具，所述固定环与连杆的连接处设置有第一密封圈，所述第一密封圈环设在所述连杆外侧壁上，所述第一密封圈紧密贴合所述连杆和所述固定环内侧壁。

[0007] 本发明的随钻测量防脱键工具，所述活塞杆与所述弹簧筒的连接处设置有多个密封圈，所述密封圈环设在活塞杆外侧壁上，所述密封圈紧密贴合所述活塞杆和所述弹簧筒内侧壁。

[0008] 本发明的随钻测量防脱键工具，所述密封圈包括位于靠近所述弹簧一端的两个相互间隔设置的第二密封圈；所述密封圈还包括靠近所述弹簧筒下端的第三密封圈。

[0009] 本发明的随钻测量防脱键工具，所述活塞杆与下孔板的连接处设置有第四密封圈，所述第四密封圈环设在所述活塞杆外侧壁上，所述第四密封圈紧密贴合所述活塞杆和所述下孔板内侧壁。

[0010] 本发明的随钻测量防脱键工具，所述活塞杆和 /或所述弹簧筒内侧壁上，设置有用于限制所述活塞杆移动位置的限位台阶。

[0011] 本发明的随钻测量防脱键工具，所述打捞头包括位于上部的锥形头，所述锥形头通过打捞颈连接打捞头孔板，所述固定环的内侧套接所述打捞头孔板，所述剪切销钉从所述固定环外侧穿过固定环后，接入到所述打捞头孔板中。

[0012] 本发明的随钻测量防脱键工具，打捞头、固定环、连杆、弹簧筒、活塞杆、下孔板由蒙乃尔钢制成。

发明的有益效果

有益效果

[0013] 实施本发明的随钻测量防脱键工具，能够有效避免脱键，从而实现连续加工，减少起钻次数；由于避免了脱键的问题，能够减少中途灌入泥浆的次数，提高下钻速度，缩短钻井周期，从而节约了钻探成本。

对附图的简要说明

附图说明

[0014] 以下结合附图对本发明进行说明，其中：

[0015] 图 1为本发明随钻测量防脱键工具的结构示意图； [0016] 图 2为图 1的随钻测量防脱键工具中打捞头的横截面示意图；

[0017] 图 3为图 1的随钻测量防脱键工具中下部的结构示意图；

[0018] 图 4为图 1的随钻测量防脱键工具中打捞头的剖面示意图；

[0019] 图 5为图 1的随钻测量防脱键工具中连杆的剖面示意图；

[0020] 图 6为图 1的随钻测量防脱键工具中弹簧筒的剖面示意图；

[0021] 图 7为图 1的随钻测量防脱键工具中活塞杆的剖面示意图；

[0022] 图 8为图 1的随钻测量防脱键工具中下孔板的剖面示意图。在此处键入附图说明描述段落。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0023] 本发明针对现有的 MWD工具在下钻过快或者是水平段井斜较大吋，很容易造成仪器脱键的问题，提供一种能够不需要进行控制下钻速度就能减少脱键的 MW D防脱键工具。本发明通过在活塞杆上加工限位台阶，保证活塞杆不会脱落，保证防脱键的效果；同吋内置弹簧，使得活塞杆能够在一定范围内活动，无需调节尺寸，尤其适应各种钻探速度以及水平段井斜较大吋的钻探。

[0024] 为了更好地对本发明进行说明，以下结合附图和具体实施方式进行解析。

[0025] 如图 1所示，为本发明的随钻测量防脱键工具的半剖视图。在图 1所示的随钻测量防脱键工具中，包括上端的打捞头 100以及与打捞头 100通过剪切销钉连接的固定环 300，打捞头 100的下方沿周向外侧延伸出打捞头孔板，剪切销钉从外侧指向中心轴线的方式，将打捞头孔板与固定环 300连接成一体。在固定环 300的下方，沿轴向延伸出一个用于与连杆 500进行连接安装的套筒，套筒套接在连杆 500的上端。为了保证连接的密封性能较好，防止在钻探的过程中灌入泥浆，在该固定环 300的套筒的内壁上或者对应连杆 500与套筒连接的外周上设置第一密封圈 401，该第一密封圈 401同吋紧贴连杆 500的外侧与固定环 300套筒的内壁，从而实现密封。

[0026] 连杆 500为一根硬质的柱形杆，其下端与弹簧筒 600的上端固定连接。在弹簧同 600内安装有一个弹簧 700，弹簧 700的上端抵接在弹簧筒 600的上端，弹簧 700的下端抵接在活塞杆 900的上端。活塞杆 900的下端则与下孔板 800螺纹连接。 [0027] 为了保证整个随钻测量防脱键工具能够在工作的吋候保持良好的密闭性能，在活塞杆 900上的多个位置设置密封圈。例如在活塞杆 900上，靠近弹簧 700的一端上设置两圈第二密封圈 402，第二密封圈 402同吋紧贴活塞杆 900的外侧壁以及弹簧筒 600的内侧壁；在活塞杆 900靠近弹簧筒 600下端，设置第三密封圈 403，第三密封圈 403同吋紧贴活塞杆 900的外侧壁以及弹簧筒 600的内侧壁；在下孔板 80 0与活塞杆 900的连接处，还设置有第四密封圈 404，第四密封圈 404保证了活塞杆 ₉₀₀与下孔板 ₈₀₀的密封性能。

[0028] 当使用以上结构的防脱键工具吋，先将防脱键工具放入到无磁钻铤内，使得固定环 300的端面顶住钻具工扣端面，下孔板 800顶住随钻测量工具的上端，由于内置弹簧 ₇₀₀，活塞杆可以在一定范围内活动而无需调节 MWD工具的尺寸，此外还能减少钻入速度带来的影响；而为了保证活塞杆 900不会脱落，同吋保证弹簧 700不会被冲蚀，在活塞杆 900上加工有限位台阶，加强了防脱键的效果。

[0029] 为了更好的说明图 1中，每个部分的结构与功能，以下将对每一个部分进行详细说明。

[0030] 图 2揭示了打捞头 100如何与固定环 300进行连接。如图 2所示，打捞头 100的打捞头孔板包括 4片连接页，固定环 300的内径与这 4片连接页的大小相适配，固定环 300的内侧与这 4片连接页贴合，然后通过 4个剪切销钉 200，从固定环 300的外侧穿入到连接页中，实现打捞头 100与固定环 300的连接成一体。当需要打捞的吋候，则根据剪切销钉 200的个数计算出剪切值，从上方施加上提剪切吨位，使得所有的剪切销钉 200间断，打捞头 100与固定环 300分离，进而可以起出防脱键工具，进行 MWD的打捞。具体的，在进行打捞的吋候，想要计算出将其遏制，然后下入 U形的打捞器，并下方 0.1到 0.2吨，使得打捞头进入 U形打捞器；然后山体剪切吨位剪断销钉，使得打捞头与固定环分离，期初防脱键工具。

[0031] 如图 3给出了随钻测量防脱键工具的下部结构的放大示意图。弹簧筒 600为一个外形为杆状、内部具有空腔的部件，在该空腔中放置有一弹簧 700。一般该弹簧 700处于未压缩或者略微压缩的状态，弹簧 700的一端抵接弹簧筒 600顶壁，下端与活塞杆 900相互抵接，使得活塞杆 900能够沿着轴向调整位置，实现该防脱键工具无需调节 MWD工具的尺寸。此外，在活塞杆 900外侧壁上或者弹簧筒的下接头内壁上设置限位台阶。限位台阶的作用是，使得活塞杆 900能够在限定的位置范围内进行移动，防止活塞杆 900从弹簧筒 600脱落；此外该限位台阶还增强了活塞杆 900与弹簧筒 600之间的密封性能，保证弹簧 700不会被冲蚀。

[0032] 在图 3中可以看出，活塞杆 900上的多个位置设置了密封圈，以保证弹簧筒 600 内的良好封闭效果。例如在活塞杆 900上靠近弹簧 600的一端，幵设有两个间隔的密封圈安装槽，两个第二密封圈 402放置在该密封圈安装槽中后，再与弹簧筒 600的内侧壁紧贴。当然，密封圈安装槽的设置并不限定在活塞杆 900上，还可以设置在限位台阶的上下两端，例如第五密封圈 405、第三密封圈 403等。本领域的技术人员应当理解的是，密封圈的具体设置数量和位置是可以依据实际的钻探情况灵活设置的，图 3中的密封圈设置仅仅是一种可行的方式，并不是唯一的方案。

[0033] 如图 4所示，给出了打捞头 100的剖视图。打捞头 100可以在需要进行打捞作业的吋候，实现与下方的仪器分离，避免直接打捞仪器产生损伤。打捞头 100的上端是一个锥形头 101，锥形头 101的设置是为了方便在打捞吋穿过堵塞物，锥形头 101通过细长形的打捞颈 102连接打捞头孔板 103。打捞头孔板 103上设置有指向轴线方向的销钉孔，剪切销钉穿过固定环后，接入到销钉孔中，实现打捞头 1 00与下方各个部件的连接；而需要打捞的吋候，通过上提吨位，剪切销钉被剪断，打捞头 100与下方的各个部件分离，从而避免了直接打捞仪器产生的损坏问题。

[0034] 如图 5所示给出了连杆 500的结构示意图。连杆 500中部为光滑的圆柱形硬质杆，两头设置有连接部 501，连接部 501可以是螺纹、突起块等，以实现与其他部件的螺纹连接、卡嵌连接甚至是过盈配合等，只要连杆 500能稳定地与其他部件连接成一体即可。

[0035] 如图 6所示给出了关于弹簧筒 600的结构示意图。弹簧筒 600的设置主要是为了提供合适的空间给弹簧 700放置。弹簧筒 600的上端与连杆 500连接；中部为空腔 601，用于放置弹簧 700; 下端通过下接头套接活塞杆 900，使得活塞杆 900的上端与弹簧 700抵接，并且活塞杆 900能够在弹簧筒 600的下端位置进行一定范围内的移动。在本发明中，弹簧筒 600以及弹簧 700相互配合，能够实现活塞杆 900约 70mm的移动范围。

[0036] 如图 7所示，为活塞杆 900的剖面示意图。活塞杆 900为硬质长杆，其上端与弹簧 700抵接。在活塞杆 900的外侧上，靠近上端（即靠近弹簧 700的一端）幵设有两个环绕活塞杆 900外侧的密封圈安装槽 901，并且这两个密封圈安装槽 901相互间隔一定距离。密封圈安装槽 901用于放置密封圈，使得密封圈能够在活塞杆 90 0移动的过程中不会相对于活塞杆 900产生位移。而在活塞杆 900的另一端上，则设置有螺纹 902，该螺纹 902用于与下孔板 800进行螺纹连接。当活塞杆 900与下孔板 800进行固定连接之后，活塞杆 900可以带动下孔板 800—起相对与弹簧筒 60 0进行位移。

[0037] 而下孔板 800作为整个防脱键工具的最下端部件，其结构如图 8所示。下孔板 80 0包括两个部分：设置有内螺纹的连杆连接部 801以及与连杆连接部 801固定连接的 MWD连接部 802。连杆连接部 801通过内部的螺纹实现与连杆 900的固定连接，而 MWD连接部 802则顶住 MWD仪器的上端，实现与 MWD仪器的连接。

[0038] 在以上的各个部件中，打捞头 100、固定环 300、连杆 500、弹簧筒 600、活塞杆 900、下孔板 800均采用蒙乃尔钢制成，能够减少磁场干扰，保证 MWD仪器的精准度。

[0039] 当按照上述的部件进行与 MWD仪器配合工作吋，通过加工限位台阶，保证活塞杆不会脱落，保证防脱键的效果；同吋内置弹簧，使得活塞杆能够在一定范围内活动，无需调节尺寸，尤其适应各种钻探速度以及水平段井斜较大吋的钻探。由于避免了脱键，因而钻探可以连续进行，减少起下钻。假设一口水平井按照原先技术，基本要造成 3次以上的起钻，而采用了本发明的技术之后，可以极大的减少该数字，每口井约可以减少 6至 10万元的经济损失。而且避免了以往需要控制下钻速度的问题，提高了了下钻速度缩短钻井周期，每口井可节约 0.5 天钻井周期，节约 4万元的成本。

[0040] 以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims

权利要求书

一种随钻测量防脱键工具，其特征在于，包括位于顶部的打捞头（10 0) ，所述打捞头（100) 下端通过剪切销钉（200) 与固定环（300) 连接，所述固定环（300) 还套接连杆（500) 的顶端，所述连杆（50 0) 的底端与弹簧筒（600) 固定连接，所述随钻测量防脱键工具还包括活塞杆（900) ，所述活塞杆（900) 顶部沿轴向可活动式地插接在所述弹簧筒（600) 的下端，所述弹簧筒（600) 内安装有弹簧（700 ) ，所述弹簧（700) 的一端抵接在所述弹簧筒（600) 顶部内壁，所述弹簧（600) 的另一端抵接活塞杆（900) 顶部；所述活塞杆（900 ) 的底端还与下孔板（800) 螺纹连接，所述下孔板（800) 用于与随钻测量工具连接。

根据权利要求 1所述的随钻测量防脱键工具，其特征在于，所述固定环（300) 与连杆（500) 的连接处设置有第一密封圈（401) ，所述第一密封圈（401) 环设在所述连杆（500) 外侧壁上，所述第一密封圈（401) 紧密贴合所述连杆（500) 和所述固定环（300) 内侧壁。根据权利要求 1所述的随钻测量防脱键工具，其特征在于，所述活塞杆（900) 与所述弹簧筒（600) 的连接处设置有多个密封圈，所述密封圈环设在所述活塞杆（900) 外侧壁上，所述密封圈紧密贴合所述活塞杆（900) 和所述弹簧筒（600) 内侧壁。

根据权利要求 3所述的随钻测量防脱键工具，其特征在于，所述密封圈包括位于靠近所述弹簧（700) —端的两个相互间隔设置的第二密封圈（402) ；所述密封圈还包括靠近所述弹簧筒（600) 下端的第三密封圈 (403) 。

根据权利要求 1所述的随钻测量防脱键工具，其特征在于，所述活塞杆（900) 与下孔板（800) 的连接处设置有第四密封圈（404) ，所述第四密封圈（404) 环设在所述活塞杆（900) 外侧壁上，所述第四密封圈（404) 紧密贴合所述活塞杆（900) 和所述下孔板（800) 内

[权利要求 6] 根据权利要求 1所述的随钻测量防脱键工具，其特征在于，所述活塞杆（900) 外侧和 /或所述弹簧筒（600) 内侧壁上，设置有用于限制所述活塞杆（900) 移动位置的限位台阶。

[权利要求 7] 根据权利要求 1所述的随钻测量防脱键工具，其特征在于，所述打捞头包括位于上部的锥形头（101) ，所述锥形头（101) 通过打捞颈（ 102) 连接打捞头孔板（103) ，所述固定环（300) 的内侧套接所述打捞头孔板（103) ，所述剪切销钉（200) 从所述固定环（300) 外侧穿过固定环（300) 后，接入到所述打捞头孔板（103) 中。

[权利要求 8] 根据权利要求 1所述的随钻测量防脱键工具，其特征在于，所述打捞头（100) 、固定环（300) 、连杆（500) 、弹簧筒（600) 、活塞杆