專利名稱：用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法及裝備的制作方法
所屬領域本發明是有關一種地質、石油鉆探、建筑與橋梁樁基孔等施工作業的方法及裝備，具體地講是一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法及裝備。
在油氣鉆井中，這種直徑較大的井眼，一般可分為以下幾種情況①大直徑垂直井眼；②大直徑彎曲井眼；③大直徑垂直、彎曲和斜直的同種尺寸的相互銜接的同一井眼。
油氣鉆井的常規技術是鉆上部大直徑垂直井眼，一般用轉盤鉆方式帶相應大尺寸鉆頭鉆進；對非大直徑彎曲井眼(直徑一般在171/2″即φ444mm以下)，則采用相應尺寸的直螺桿鉆具加配彎接頭或彎殼體螺桿鉆具，采用定向方式鉆進，或起鉆換用轉盤鉆組合旋轉鉆進。
但是，對于大直徑的彎曲井眼(直徑一般在20″即φ508mm及其以上，如26″即φ660mm等)，若采用轉盤鉆方式則難以控制井斜及方位；若采用螺桿鉆具定向鉆進，則因找不到與之適應的大尺寸螺桿鉆具而無法實施。盡管這種情況在油氣鉆井作業中遇到不多(可設法從井身結構設計中加以避免)，但確實存在無法避免的情況，致使施工難以進行。造成這種情況的根本原因在于目前的螺桿鉆具系列產品的最大尺寸為95/8″(φ244mm)，其適于鉆121/4″(φ311mm)井眼，勉強用于鉆171/2″(φ444mm)井眼，對于更大尺寸井眼則無能為力，這是由于螺桿鉆具的內在特性所確定，一般不設計和開發更大尺寸的螺桿鉆具。
本發明的目的還在于，提供一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，利用現有的小尺寸螺桿鉆具，可以鉆垂直或斜直的大口徑井眼(孔)。
本發明的目的還在于，提供一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，利用現有的小尺寸螺桿鉆具，可以鉆垂直或鉆垂直—彎曲—斜直等組合井眼的大口徑井眼(孔)。
本發明所提供的一種捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，至少包含有兩個各自獨立的小尺寸螺桿鉆具，這些小尺寸螺桿通過公共上聯接頭和捆綁機構實現固定和并聯，構成一個鉆具整體；該組合鉆具的頂部為公共上聯接頭，其上端為一錐扣，與上方鉆鋌相連，中部為空腔，下端為一組錐扣，與其下方的過渡接頭相連；小尺寸螺桿鉆具與過渡接頭的下端連接；每一小螺桿鉆具的下端形成有各自獨立的動力輸出端，該動力輸出端帶動鉆頭系統轉動。
本發明所提供的一種用小尺寸螺桿組合鉆具鉆大口徑井(孔)的方法，是利用上述組合鉆具，通過公共上聯接頭把鉆井液均勻分配至每個小尺寸螺桿鉆具，使得每一個小尺寸螺桿鉆具保持分別獨立的動力輸出；該組合鉆具的動力輸出端連接有鉆頭系統，實現大口徑井(孔)的鉆進。
本發明包含了以下兩種不同類型的捆綁式小尺寸螺桿組合及工藝方法
1、雙層獨立鉆頭配置的捆綁式小螺桿組合鉆具和工藝方法。
該種類型的捆綁式小螺桿組合鉆具，是將至少三個小尺寸的螺桿鉆具以捆綁方式并聯固定而構成。一個位于中心位置的小尺寸螺桿的鉆頭位于下層，在周邊均布兩個或兩個以上的小尺寸螺桿，與中心螺桿軸向錯開，其鉆頭位于上層；上下兩層鉆頭在井眼軸向垂直面上的投影皆為圓，且下層鉆頭的投影圓與上層每個鉆頭的投影圓存在重疊區域。
利用這種組合鉆具鉆大口徑井(孔)的方法，是通過公共上聯接頭將鉆井液均勻分配于每個小尺寸螺桿鉆具，使得每一個小尺寸螺桿鉆具保持分別獨立的動力輸出端，每一動力輸出端分別獨立驅動一個鉆頭。旋轉鉆柱，帶動組合鉆具整體旋轉，位于下層的中心鉆頭導鉆出領眼，上層的各鉆頭在自轉的同時又作公轉運動，鉆掉各鉆頭間的存巖。在一周旋轉中上下兩層鉆頭必能覆蓋全部井底，鉆出大口徑的井或孔。
該組合鉆具在斜直井中可實現降斜鉆進，也可配置穩定器鉆出斜直井眼。
2、同層多軸共用鉆頭配置的捆綁式小螺桿組合鉆具及工藝方法該種類型的捆綁式小螺桿組合鉆具，是將至少兩個小尺寸彎殼體導向螺桿鉆具，置其結構彎角位于同一方向形成同一的工具面，以捆綁方式并聯固定而構成。各螺桿的動力輸出端無軸向錯位，位于同一層面上，共同驅動一個特殊的大鉆頭旋轉。
利用這種組合鉆具鉆大口徑井(孔)的方法，是通過公共上聯接頭將鉆井液均勻分配于每個小尺寸螺桿鉆具，使得每一個小尺寸彎殼體螺桿鉆具保持分別獨立的動力輸出；以同層方式配置的動力輸出端共同驅動一個特制的大直徑鉆頭，鉆出大口徑的井或孔。
在鉆進彎曲井段時，具有共同工具面角的捆綁式螺桿組合就象單一的導向螺桿鉆具一樣，定向鉆進(鉆柱不轉)；扭方位也同樣置為定向狀態；當需穩斜鉆進時，可開動轉盤導向鉆進鉆出斜直井段；也可在垂直井段導向鉆進鉆出垂直井眼。
本發明的原理及效果，是在現有的螺桿尺寸系列產品中(如φ244，φ197，φ165，φ120，φ95……)，選取一種或兩種合適的直徑品種，按一定的組合方實行“捆綁”，以增大其工作力矩和井眼直徑，使其成為一種新的組合式工具；針對不同的工作對象(如垂直大尺寸井眼，垂直—彎—斜直組合井眼等)，采用不同的軸向配置(雙層獨立鉆頭方式，同層多軸共用鉆頭方式)，以保證鉆出滿足要求的大尺寸井眼。
利用本發明用小尺寸螺桿鉆具組合及鉆大口徑井(孔)的方法，可鉆垂直大井眼，以及鉆垂直—彎曲—斜直組合井眼等。
圖13本發明圖12的C-C剖視圖。
實施例1本實施例提供了一種雙層獨立鉆頭配置的捆綁式小螺桿組合鉆具(結構示意圖如圖1至圖7所示)和工藝方法，本實施例的組合方式主要應用于鉆垂直大井眼，也可以鉆斜直井眼或者降斜井眼。
依據本發明的技術思路，本實施例提供了一種雙層獨立鉆頭配置的捆綁式螺桿組合鉆具，如圖1所示，該組合鉆具至少包含有三個各自獨立的小尺寸螺桿鉆具1，通過捆綁機構實現并聯捆綁固定，構成一個鉆具整體；通過一個公共上聯接頭2將鉆井液平均分配至各小尺寸螺桿鉆具1，各螺桿鉆具1分別驅動各自獨立的鉆頭；鉆頭采用雙層配置，沿螺桿鉆具1軸向錯開，中心螺桿及其鉆頭121相對靠下，其他幾根螺桿鉆具1相對靠上且其鉆頭122位于同一層面。
本實施例的工作過程是，鉆柱中的鉆井液經上方鉆鋌、公共上聯接頭2和過渡接頭3流入各螺桿鉆具1，驅動它們并帶動各自的鉆頭旋轉。在鉆柱不旋轉的情況下，中心鉆頭121鉆出領眼，沿周的鉆頭122鉆出獨立凹坑。在旋轉鉆柱的情況下，沿周的鉆頭122的公轉運動，會鉆掉凹坑之間的存巖，從而形成環狀井底。由于中心鉆頭121的先導鉆出領眼，耗功小，易保直；后續小鉆頭擴眼容易實現，因此即可鉆出垂直井眼。
本實施例的組合的設計原則是(1)選取一種或幾種小尺寸螺桿鉆具1形成組合，盡量減少所選工具種類；(2)所有螺桿獨立驅動的鉆頭121、122在一周旋轉中必須能復蓋全部井底，換言之，各獨立鉆頭沿井眼軸向對其垂面的投影一周旋轉迭加是一個圓；(3)各鉆頭各螺桿鉆具1之間不得存在運動干涉；(4)各螺桿鉆具1之間捆綁可靠，適應井下工作環境。
根據上述原則決定了以下工藝方法和設計要點(1)鉆柱整體采用旋轉方式；(2)各螺桿鉆具1獨立驅動鉆頭121、122；(3)中心鉆頭121和沿周鉆頭122采用雙層配置。在平面關系上可采用一大幾小，即中心為大鉆頭121，沿周均布幾個小鉆頭122，如圖8所示；或一小幾大，即中心為小鉆頭121，沿周均布幾個大鉆頭122，如圖9所示。圖中實線圓為鉆頭外徑，虛線圓為相應的螺桿鉆具1的直徑。由一個位于中心位置的小尺寸螺桿鉆頭121構成一層，在其周邊可均布有兩個或兩個以上的小尺寸螺桿鉆頭122構成另外一層，且中心螺桿鉆頭121的外圓與另一層中每個螺桿鉆頭的外圓122在平面上總存在相交的關系。考慮到領眼鉆進，及減少工具配置，一般采用同一種螺桿鉆具組合和“一大三小”的鉆頭配置更合理，如圖7所示；(4)幾根螺桿鉆具1軸向錯開，中心螺桿及鉆頭121相對靠下，其他幾根螺桿相對靠上且其鉆頭122位于同一層面，如圖10所示；(5)幾根螺桿鉆具1的上端通過公共上聯接頭2實現并聯，在各螺桿鉆具1的中部有1-2個捆綁環4實現固定和并聯。
本實施例提供的鉆頭雙層配置方式的實施例1的結構如圖1至圖7所示。在本實施例中，采用一大三小的鉆頭組合方式，其中螺桿組合鉆具的中心是一根小尺寸的螺桿鉆具1，沿圓周均布的是三根與中心螺桿同種尺寸的螺桿鉆具1，分別配置與之相對應的一只大鉆頭121和三個小鉆頭122。中心的螺桿和大鉆頭121相對靠下，沿周的三根螺桿和小鉆頭122相對靠上，因而形成雙層配置和領眼鉆進、后續擴眼的方式。
本發明中所述的公共上聯接頭2的結構如圖2、圖3所示。其上方是一個錐螺紋母扣21，用于和上方鉆鋌的公扣相連；其中部為一空腔22；其下端為四個母扣錐螺紋23，與下方的四根過渡接頭3相連；鉆井液由上方的鉆鋌進入公共上聯接頭2中的空腔22內，經過渡接頭3流入各小尺寸螺桿鉆具1，構成鉆井液分配機構。該公共上聯接頭2的外圓柱表面經加工形成光滑吻接的凹槽24，以便鉆井液通過。
公共上聯接頭2的下方是四根過渡接頭(雙公螺紋)，如圖4所示，分別與下方的4根螺桿鉆具的母扣相連。由于中心螺桿鉆具1相對靠下，且鉆頭121為領眼方式配置，位于其他三個小鉆頭122之下，所以中間的過渡接頭3的長度大于其他三個過渡接頭3，以作位置補償。
過渡接頭以下是四根同種直徑的螺桿鉆具1，按圖7所示方式排布。在鉆具組合的中部和下部有二個捆綁環4，其結構如圖5、圖6所示。四根螺桿鉆具1穿過捆綁環4相應的通孔41，通過緊釘螺釘實現固定并加涂防松膠；在捆綁環4的上、下端緣處，通過點焊與四根螺桿鉆具進一步固聯。該捆綁環4外周設有凹槽42，鉆井液由此凹槽42通過。
四根螺桿鉆具1的下方是四個兩種規格的鉆頭121、122，一大三小，形成領眼—擴孔式的雙層配置。
本實施例的工作過程如下鉆柱中的鉆井液由上方鉆鋌、公共上聯接頭2和各螺桿的過渡接頭3分別流入四根螺桿鉆具1，驅動它們并帶動鉆頭121、122旋轉。在鉆柱不旋轉的情況下，中心大鉆頭121鉆出領眼，沿周的三個小鉆頭122鉆出三個獨立凹坑。但在旋轉鉆柱的情況下，沿周的三個鉆頭122的公轉運動，會鉆掉凹坑之間的存巖，從而形成環狀井底。由于大鉆頭121的先導鉆出領眼，耗功小，易保直；后續三個小鉆頭122擴眼容易實現，因此即可鉆出垂直井眼。
在斜直井中，該鉆具可實現降斜鉆進，也可再配置穩定器鉆出斜直井眼。
實施例2本實施例提供一種同層多軸共用鉆頭配置的捆綁式小螺桿組合鉆具及工藝方法。本實施例的小螺桿組合和工藝方法是用于鉆定向井、水平井的造斜、穩斜和扭方位井段。
依本發明的設計思路，在本實施例中，如圖11所示，至少將兩個小尺寸彎殼體螺桿鉆具1以并聯捆綁方式組合成一個組合鉆具，通過公共上聯接頭2將鉆井液均勻分配于每個小尺寸螺桿鉆具1，使得每一個小尺寸螺桿鉆具1保持分別獨立的動力輸出；小螺桿鉆具1的輸出端處于同一層面，共同驅動一個特制的大鉆頭5旋轉，通過大鉆頭5的鉆進即可鉆出大井或孔。
在本實施例中，小直徑螺桿鉆具為彎殼體導向螺桿鉆具1，在進行捆綁時，各小螺桿的結構彎角位于同一方向，以形成同一的工具面和一個可以共同扭方位的鉆柱整體。
本實施例的工作原理是，鉆井液由上部鉆鋌、公共上聯接頭2和雙公過渡接頭3分流輸送至幾根并聯的彎殼體螺桿鉆具1，驅動幾根螺桿馬達旋轉，經各自的動力輸出端帶動大鉆頭5本體旋轉，進行鉆進。鉆井液從幾根螺桿鉆具1的傳動軸11流入鉆頭5本體內部凹腔53中，經鉆頭5本體上的水眼54射出，以清洗井底。由于內齒圈51與幾個小齒輪6屬強制性的機械同步，而每根螺桿的轉速可能存在差異，其轉速差可通過每根螺桿的轉子中孔13實現補償。
在本實施例所示鉆具組合的上端頭和螺桿的彎點之間，至少設有一個捆綁環4；在彎點以下的適當位置至少設有一個捆綁環4。因此，在鉆進彎曲井段時，具有共同工具面角的捆綁式螺桿組合就象單一的導向螺桿鉆具一樣，定向鉆進(鉆柱不轉)；扭方位也同樣置為定向狀態；當需穩斜鉆進時，可開動轉盤導向鉆進，于是鉆出斜直井段；也可在垂直井段導向鉆進鉆出垂直井眼。
在本實施例，可選取一種或幾種小尺寸彎殼體螺桿鉆具1捆綁形成組合，最好選擇相同型號的小螺桿；各小螺桿上端通過公共上聯接頭2實現上端的并聯捆綁；幾根螺桿鉆具1的動力輸出端采用同層配置，各小螺桿的動力輸出端與大鉆頭5本體保持相互嚙合狀態。
本實施例的組合鉆具結構如圖11、圖12、圖13所示。
在小螺桿組合的上部是公共上聯接頭2，以下是過渡接頭3(雙公扣)，過渡接頭3以下是幾根同種型號的小直徑螺桿鉆具1(一般可為三根)，沿圓周呈120°均勻布置。這些小直徑螺桿鉆具1為彎殼體導向螺桿鉆具，其結構彎角位于同一方向，以形成同一的工具面。在公共上聯接頭2和螺桿的彎點之間，有一個捆綁環4；在彎點以下的適當位置有另一個捆綁環4。兩個捆綁環4的結構型式、安裝和聯接方法，以及公共上聯接頭2的結構型式與實施例1基本相同。
該種螺桿組合與上述實施例1的顯著差別在于幾根螺桿鉆具共用一個特殊大鉆頭5，幾根螺桿鉆具1共同帶動這個特殊大鉆頭5旋轉以實現鉆進。為了實現這種強制性的機械同步要求，每根螺桿的轉子中心鉆有小通孔13，以旁通鉆井液從而補償轉差；每根螺桿的傳動軸11下端采用和常規螺桿鉆具不同的特殊結構設計，與公共鉆頭5進行組裝，如圖13所示。
在圖13中，幾根螺桿鉆具1的傳動軸11外伸端穿過環形蓋板52的相應孔，軸端通過鍵與相應小齒輪6(外齒輪)相連，軸下端車有左旋螺紋，用盤形左旋螺母61擰緊以實現小齒輪6的限位與固定。傳動軸11總成外殼12端部通過螺釘和彈簧墊圈，把外殼12端部和環形蓋板52實現防松固連，從而使外殼12端部頂緊在相應的凹形環槽522內。鉆頭5本體內部是一環形凹槽53，凹槽53內裝有內齒圈51(靜配合)，外圓柱面上裝有軸承(推力向心)，內部凹槽53底面上設有水眼54；鉆頭5本體外是外套圈55，內裝有軸承外套，外套圈55上部是環形蓋板52。鉆頭5本體外圓柱面上裝限位機構56，以限制大鉆頭5相對于轉動軸11的軸向移動。鉆頭5本體外或裝有牙輪、或金剛石鉆頭相應的切削物，從而構成牙輪鉆頭或金剛石鉆頭。環形蓋板52內孔處裝有密封圈521，和通過其中的螺桿鉆具傳動軸11實現運動密封。
圖11、12、圖13所示的同層多軸共用鉆頭配置的捆綁式小螺桿鉆具組合是這樣工作的當鉆井液經上部鉆鋌、公共上聯接頭2和雙公過渡接頭3分流輸送至幾根并聯的彎殼體螺桿鉆具1，驅動幾根螺桿馬達旋轉，經各自的傳動軸11和軸端小齒輪6帶動內齒圈51，從而帶動鉆頭5本體旋轉，進行鉆進。鉆井液從幾根螺桿鉆具1的傳動軸11流入鉆頭5本體內部的環形凹槽53，經該環形凹槽53底部的水眼54射出，以清洗鉆頭5和井底。由于內齒圈51與幾個小齒輪6屬強制性的機械同步，而每根螺桿的轉速可能存在差異，其轉速差可通過每根螺桿的轉子中心的通孔13實現補償。
在鉆進彎曲井段時，具有共同工具面角的捆綁式螺桿組合就象單一的導向螺桿鉆具一樣，定向鉆進(鉆柱不轉)；扭方位也同樣置為定向狀態；當需穩斜鉆進時，可開動轉盤導向鉆進于是鉆出斜直井段；也可在垂直井段導向鉆進鉆出垂直井眼。
本發明除鉆油氣井外，也可用于地質勘探、建筑及橋梁樁基孔及其他地下工程的大孔鉆進施工，工藝方法已如上述。可按照前述的實施例所述的方法，針對具體大孔孔徑，選用合適的小螺桿鉆具的尺寸、數量、布置方式進行具體設計。
權利要求
1.一種捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，其特征在于，該組合鉆具至少包含有兩個各自獨立的小尺寸螺桿鉆具，這些小尺寸螺桿通過公共上聯接頭和捆綁機構實現固定和并聯，構成一個鉆具整體；該組合鉆具的頂部為公共上聯接頭，該公共上聯接頭的上端為一錐扣，與上方鉆鋌相連，中部為空腔，下端為一組錐扣，與其下方過渡接頭的上端相連；小尺寸螺桿鉆具與過渡接頭的下端連接；每一小螺桿鉆具的下端形成有各自獨立的動力輸出端，該動力輸出端帶動鉆頭系統轉動。
2.根據權利要求1所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的公共上聯接頭構成小尺寸螺桿鉆具的上端捆綁和鉆井液的分配該鉆井液分配；該公共上聯接頭的上端與鉆鋌由錐扣連接而導通，下端與一組過渡接頭相連，鉆井液經過渡接頭的中孔分流至各小尺寸螺桿鉆具。
3.根據權利要求1所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的過渡接頭為兩端具有錐扣的中空結構，一端與公共上聯接頭相連，另一端與螺桿鉆具相接。
4.根據權利要求1所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的組合鉆具可于中部和下端部設有兩個或兩個以上的捆綁環，小螺桿鉆具穿過該捆綁環上的通孔，并與該捆綁環固定連接。
5.根據權利要求1或4所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述捆綁環外周設有凹槽，鉆井液由此凹槽通過。
6.根據權利要求1所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的小螺桿鉆具的輸出端是以分層方式配置，每一小螺桿的動力輸出端分別獨立驅動一個鉆頭，以構成分層鉆頭系統；由鉆柱旋轉帶動該組合鉆具整體轉動。
7.根據權利要求6所述的捆綁式螺桿組合鉆具；其特征在于，所述的螺桿組合鉆具的中心是一根小尺寸螺桿鉆具，其動力輸出端相對靠下，構成下層；在該組合鉆具的周邊均布兩個或兩個以上的小尺寸螺桿，其動力輸出端相對靠上，構成上層。
8.根據權利要求6或7所述的捆綁式組合螺桿鉆具，其特征在于，由小尺寸螺桿鉆具所驅動的兩層鉆頭，在井眼軸向垂直面上的投影皆為圓，且下層鉆頭的投影圓與上層每個鉆頭的投影圓存在重疊區域。
9.根據權利要求6所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，構成組合鉆具的小尺寸螺桿可以是不同的規格。
10.根據權利要求1所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的小螺桿鉆具的輸出端以同層方式捆綁配置；小尺寸螺桿鉆具的動力輸出端共同驅動一個大鉆頭，構成所述的鉆頭系統。
11.根據權利要求10所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的小螺桿鉆具的輸出端可通過機械傳動方式連接于大鉆頭，并驅動其轉動。
12.根據權利要求10所述的捆綁式組合螺桿鉆具，其特征在于，所述的小螺桿鉆具的輸出端與小齒輪(外齒輪)相連，鉆頭本體內部具有內齒圈，與該些小齒輪嚙合，使其旋轉。
13.根據權利要求10所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的鉆頭本體外或裝有牙輪、或金剛石鉆頭相應的切削物，從而構成牙輪鉆頭或金剛石鉆頭。在鉆頭本體上裝有蓋板，其內孔處裝有密封圈，與通過其中的螺桿鉆具傳動軸實現運動密封。
14.根據權利要求10所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，鉆頭本體內部為一環形凹槽，凹槽底部至少有一個水眼。
15.根據權利要求10所述的捆綁式螺桿組合鉆具，其特征在于，所述的每根小尺寸螺桿的轉子中心鉆有小通孔，以旁通鉆井液而補償各螺桿的轉差。
16.一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，將至少兩個小尺寸螺桿鉆具以捆綁方式形成一個組合鉆具，通過公共上聯接頭把鉆井液均勻分配至每個小尺寸螺桿鉆具，使得每一個小尺寸螺桿鉆具保持分別獨立的動力輸出；該組合鉆具的動力輸出端連接有鉆頭系統，實現大口徑井(孔)的鉆進。
17.一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，將至少兩個小尺寸螺桿鉆具以捆綁方式形成一個組合鉆具，通過公共上聯接頭把鉆井液均勻分配至每個小尺寸螺桿鉆具，使得每一個小尺寸螺桿鉆具保持分別獨立的動力輸出；動力輸出端以分層方式配置，每一動力輸出端分別獨立驅動一個鉆頭，以構成分層鉆頭系統。
18.根據權利要求17所述的一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征至少包括如下工藝方法(1)選取一種或幾種小尺寸螺桿鉆具捆綁形成組合，盡量減少所選工具種類；(2)各小螺桿上端通過公共上聯接頭實現并聯和鉆井液分配，各螺桿至少由一個捆綁環實現固定和并聯；(3)鉆頭采用雙層配置，螺桿鉆具軸向錯開。中心螺桿及鉆頭相對靠下，其他幾根螺桿相對靠上且鉆頭位于同一層面；(4)各小螺桿鉆具獨立驅動鉆頭；(5)鉆柱整體采用選用旋轉方式；(6)各鉆頭各螺桿之間不得存在運動干涉；(7)各獨立鉆頭沿井眼軸向對其垂面的投影是一個圓，所有螺桿獨立驅動的鉆頭在一周旋轉中必須能復蓋全部井底；(8)開泵，鉆柱中的鉆井液經公共上聯接頭分別流入小尺寸螺桿鉆具，驅動它們并帶動鉆頭旋轉；旋轉鉆柱，帶動組合鉆具整體旋轉，位于下端的中心鉆頭導鉆出領眼，上層的各鉆頭在自轉的同時又作公轉運動，鉆掉各鉆頭間的存巖，形成環狀井底，鉆出大口徑井或孔。
19.根據權利要求17或18所述的一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，可鉆出垂直井眼，或斜直井眼及降斜井眼。
20.一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，將至少兩個小尺寸螺桿鉆具以捆綁方式形成一個組合鉆具，通過公共上聯接頭把鉆井液均勻分配至每個小尺寸螺桿鉆具，使得每一個小尺寸螺桿鉆具保持分別獨立的動力輸出；動力輸出端位于同一層，共同驅動一個特制的大鉆頭。
21.根據權利要求20所述的一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征至少包括如下工藝方法(1)選取同種型號的小尺寸螺桿鉆具捆綁形成組合；(2)這些小尺寸螺桿鉆具為彎殼體導向螺桿鉆具，其結構彎角位于同一方向，以形成同一工具面；(3)各螺桿通過公共上聯接頭實現上端并聯和鉆井液的分配，沿圓周方向均勻布置；(4)在組合鉆具的公共上聯接頭和螺桿的彎點之間，至少設有一個捆綁環，在彎點以下的適當位置至少設有一個捆綁環；(5)所選的小尺寸螺桿鉆具的動力輸出端采用同層配置，各螺桿的動力輸出端與大鉆頭本體同時保持相互嚙合狀態；(6)開泵，鉆柱中的鉆井液經公共上聯接頭流入各小尺寸螺桿鉆具，各螺桿馬達同時旋轉，共同驅動大鉆頭旋轉，向下鉆進，鉆出大口徑的井或孔。
22.根據權利要求20所述的一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，在鉆進彎曲井段時，具有共同工具面角的捆綁式螺桿組合鉆具就象單一的導向螺桿鉆具一樣，定向鉆進。
23.根據權利要求20所述的一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，當穩斜鉆進時，可開動轉盤導向鉆，鉆出斜直井段。
24.根據權利要求20所述的一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，在垂直井段導向鉆進鉆出垂直井眼。
25.根據權利要求20所述的一種用小尺寸螺桿鉆具組合鉆大口徑井(孔)的方法，其特征在于，各小螺桿鉆具的轉子中孔實現各小螺桿的轉速差補償。
全文摘要
本發明提供一種捆綁式小尺寸螺桿組合鉆具，至少包含有兩個各自獨立的小尺寸螺桿鉆具，通過公共上聯接頭和捆綁機構實現固定和并聯；該組合鉆具的頂部為公共上聯接頭，其上端為一錐扣，與上方鉆鋌相連，中部為空腔，下端為一組錐扣，與其下方的過渡接頭相連；小尺寸螺桿鉆具與過渡接頭的下端連接；每一小螺桿鉆具的下端形成有各自獨立的動力輸出端，帶動鉆頭系統轉動；其可解決鉆大口徑井眼(孔)的問題。本發明還提供一種利用上述組合鉆具鉆大口徑井(孔)的方法，通過公共上聯接頭把鉆井液均勻分配至每個小尺寸螺桿鉆具，每一個小尺寸螺桿鉆具保持獨立的動力輸出；該組合鉆具的動力輸出端連接有鉆頭系統，實現大口徑井(孔)的鉆進。
文檔編號E21B10/62GK1408982SQ0114174
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月17日 優先權日2001年9月17日
發明者蘇義腦, 竇修榮, 張潤香 申請人:石油勘探開發科學研究院鉆井工藝研究所