專利名稱：帶有三個扶正器的四合一鉆具結構的制作方法
技術領域：
一種帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，本實用新型涉及一種鉆井鉆具結構，通過該鉆具結構可以實現對中深定向井軌跡的高效控制。
背景技術：
為了實現快速鉆進，加快石油天然氣的勘探開發速度的目的，在現有技術中，現場 工程技術人員想出了許多的快速鉆井工藝技術，其中快速鉆井四合一鉆具是其中一種，這 種快速鉆井的方式主要是將四種不同的鉆具組合在一個鉆具組合中，一次完成原來需要做 四次起下鉆才能完成的鉆井工作，因此大大縮短了因為起下鉆更換鉆具的時間所帶來的鉆 井周期的延長，該技術的主要特征是在實施鉆井軌跡控制時，首先實現井斜度的穩定，并且 通過軌跡的控制使井斜穩中微降，現場技術人員將這種技術稱為“穩微降”；該技術自提出 以后，得到了大量的推廣及應用，在提高鉆井速度方面從原來的30幾天縮短到7天以內，因 此，對鉆井提速工作做出了突出的貢獻；但是，由于地下層位的不同，也會帶來鉆具適應性 的變化，如在長慶區塊的吳起地區，采用現有技術的四合一鉆具進行快速鉆井，雖然在四 合一鉆具的規格上做了較大的變更，但在實際的使用中，在軌跡控制中仍然出現了在洛河 層位中導致井斜大增，而洛河層位下部的地層卻出現了增斜或者降斜規律不穩定的特性， 經過試驗，目前的四合一鉆具技術存在的主要問題是鉆具組合上部由于缺少一個穩定機 構，所以在地層斜度較大時就會隨地層的斜度而增加井斜的問題，在下部也會出現隨地層 的變化而變化，導致井斜度不穩定問題，最終導致了鉆井過程中，反復滑動調整井斜，延誤 鉆井速度，導致低效施工，影響了鉆井提速的問題。
發明內容本實用新型的目的是針對現有技術的問題，采用三個剛性扶正，增加扶正效果，減 少偏斜的方式，提供了一種能夠減少滑動調整、使鉆井軌跡穩定的帶有三個扶正器的四合
一鉆具結構。本實用新型是這樣實現的，本實用新型包括鉆頭、穩定器和鉆具組合，其特征在 于所述穩定器包括單彎螺桿穩定器2、穩定器5和尾端穩定器7 ；鉆具組合包括鉆頭1、單 彎螺桿3、短鉆挺4、穩定器5、無磁鉆桿6和尾端穩定器7，在單彎螺桿3上設置有單彎螺桿 穩定器2，穩定器5設置在短鉆挺4與無磁鉆桿6之間，在無磁鉆桿6的上端連接尾端穩定 器7;所述單彎螺桿穩定器2的外徑<穩定器5的外徑<尾端穩定器7的外徑，依次遞 減的范圍是1 2mm ；所述單彎螺桿3的彎度是1° 1. 25° ；所述穩定器5上帶有定向鍵；所述短鉆鋌4的長度為1 3米；所述穩定器5的外徑為Φ 210mm Φ 212mm ；[0010]所述尾端穩定器7的外徑是Φ 209mm Φ 21 Imm ；所述的鉆頭1是PDC鉆頭；所述無磁鉆鋌6的外徑為165mm，長度為8 9. 5m ；所述單彎螺桿穩定器2由三道螺旋棱構成，所述穩定器5也可以采用上部可以連接帶有鍵槽的定向直接頭的常規穩定器；單彎螺桿穩定器2的外徑<穩定器5的外徑<尾端穩定器7的外徑，依次遞減的 范圍是1 2mm ；本實用新型在下井前進行組合時，由下到上依次連接鉆頭1、帶有單彎螺桿穩定器 2的單彎螺桿3、短鉆鋌4、穩定器5、無磁鉆鋌6、尾端穩定器7 ；鉆頭1、單彎螺桿3、短鉆鋌 4、穩定器5、無磁鉆鋌6、尾端穩定器7由螺紋相互連接；單彎螺桿穩定器2是沿單彎螺桿3 的外徑均勻分布在單彎螺桿3的表面上，穩定器5上帶有定向鍵；本實用新型的優點和有益效果是本實用新型集合了塔式鉆具、三穩定器鉆具結構、井底動力鉆具，可以滿足滑動鉆 進和復合鉆進兩種鉆井方式，在實施滑動鉆進時，設置的帶有定向槽的穩定器具有導向能 力、穩斜和穩方位的鉆進能力，因此可滿足直井段糾斜、叢式井隨鉆繞障、定向造斜，以及軌 跡調整的需求；采用復合鉆進方式時，在直井段具有極好的防斜效果，在斜井段具有很好的 穩斜穩方位能力，下入本鉆具即就可以滿足直井和定向井二開至完鉆全部井段的鉆井施工 任務，從而實現二開至完鉆一趟鉆工程，大大減少了起下鉆次數，縮短了鉆井周期；設置的 PDC鉆頭、單彎螺桿鉆具能夠實現高效破巖，快速鉆進，因此具有較高的機械鉆速；特別是 該鉆具在復合鉆進時，具有良好的穩斜和穩方位能力，使定向井長井段復合鉆進得到實現 和保證。鉆進速度的提高，縮短了浸泡時間，降低了防塌難度，提高了電測一次成功率，縮短 了建井周期。
圖1是本實用新型的連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖給出本實用新型的實施例在實施鉆井前先按照以下順序由下到上依次連接以下鉆具鉆頭1、帶單彎螺桿 穩定器2的單彎螺桿3、短鉆鋌4、穩定器5、無磁鉆鋌6、尾端穩定器7 ；在連接的鉆具組合 中，單彎螺桿穩定器2的外徑<穩定器5的外徑<尾端穩定器7的外徑，依次遞減的范圍是 1 2mm ；連接完畢后將鉆具下入井內，到達井底后，根據鉆井設計可以采用滑動鉆進的方 式實施鉆井工程，也可以采用轉盤、螺桿兩種動力方式的復合鉆進；實施例1.鉆具組合規格短鉆鋌4選擇長度為3m的短鉆挺，單彎螺桿穩定器2的外徑> 212mm,尾端穩定器 7的外徑比穩定器5的外徑小1. 5mm ；2.鉆具組合軌跡控制要點根據多次試驗，本實用新型在長慶區域的洛河層位的增斜率為1 3° /100m，洛河層位下部地層的穩斜能力為-2. 5° Γ /100m，方位漂移整體規律為左漂；因此使用本實用新型在洛河層位鉆井時，方位需超前6 9°，出洛河層位后的井斜應超前3-5° ；3.剖面設計思路在井眼軌跡防碰許可的情況下，可盡量提高造斜點，經過實驗證明，造斜點在二開后30 IOOm的井深位置最佳，最大井斜控制在15度以下，在實施大位移井的鉆井時，最大 井斜控制在20度為最佳；4.剖面控制在鉆井施工前要對全井段進行軌跡預算，預算應細化到各地層，在剖面控制方面，參數要控制在設計參數的上線，在上部井段要留有富余的井斜，下部井段才能依靠鉆具自 身的特性微降，最終達到減少滑動的目的；5.鉆井過程中的微調在實施鉆井的過程中要求連續定向到位、及時預算、及時修正，減少全井段滑動，要了解地層的變化，利用地層變化特性，及時微調，減少下部滑動，提高全井施工效率；6.泥漿性能要求由于本實用新型中采用的PDC鉆頭的結構特性和單彎螺桿扶正器2及穩定器5、尾 端穩定器7的剛性與井壁接觸具有強支點的效果，因此在局部地層、局部井段滑動調整井 眼軌跡時，會出現粘滯現象，造成軌跡滑動調整困難，因此，在鉆井液方面需要有良好的抑 制、攜砂、潤滑性能，在鉆井過程中要及時改善潤滑性，減小滑動阻力，鉆井液應具有清、凈、 滑的目測性能。7.鉆井參數的選擇滑動鉆進時根據現場施工對反扭角的掌握，推薦泵壓升高值1 2MPa ；螺桿復合 鉆進時推薦泵壓升高2. 5 3. 5MPa ；轉盤轉速從60 90轉/分鐘，在遇到蹩跳地層時，要 適當降低轉盤轉速和鉆壓；由于造斜點設計較高，在井淺的時候考慮到鉆具的剛性，鉆具的反扭為20 30 度，且變化規律穩定，所以，定向參數選擇上可以充分的釋放參數，快速鉆進；8.下部軌跡的調整(1)在井斜大的深井中，如果對反扭角沒有把握，可先采用滑動鉆進的方式完成一 根鉆桿的鉆進，然后采用轉盤和螺桿鉆具復合鉆井的方式完成兩根鉆桿的鉆進，再根據測 斜結果修正反扭角，然后采用連續滑動鉆進的鉆井方式鉆進2 3根進行調整；如果井斜度 較小，井下暢通，可先取60 90°的井斜度進行鉆進；如果鉆井中發現有5噸以下的遇阻 現象，反扭角取100 130°為宜；(2)測斜前上下充分活動鉆具，保證所測得的數據準確；(3)調整時根據立壓的變化進行扶鉆，鉆進時密切觀察立壓變化，加壓后泵壓上升 IMPa即為可以鉆進的依據。鉆井實例長慶地區塞391-14井施工實例設計數據井深2152. 70米，位移815. 76米，方位256. 52度，中靶垂深1910米，完 鉆垂深1951米，設計造斜點230米；二開鉆具組合由下向上，PDC鉆頭1+直徑為172mm、彎度為1. 25°的單彎螺桿鉆具3+直徑為165mm、長度為1. 6m的短鉆挺4+直徑為212mm的穩定器5+直徑為165mm的無 磁鉆鋌6+直徑為212mm的尾端扶正器7+直徑為165mm的鉆鋌11根+直徑為127mm的鉆 桿+直徑為133mm的方鉆桿；在172mm直徑、彎度為1. 25°的單彎螺桿鉆具3上設置有單 彎螺桿穩定器2 ；鉆井參數鉆壓20 80KN、轉速70rpm、排量36L/S ；該井鉆井過程的軌跡控制，由于設置的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構的使用，使鉆井施工剖面光滑，軌跡控制很好；該井鉆井周期5天零1小時，鉆機月速9390. 18m/ 臺月，二開以后，沒有出現滑動和調整，以及反復起下鉆的問題，實現了二開一趟鉆完鉆的 目的，充分體現了帶有三個扶正器的四合一鉆具結構在大位移井軌跡控制方面有優勢。
權利要求一種帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，包括鉆頭、穩定器和鉆具組合，其特征在于所述穩定器包括單彎螺桿穩定器、穩定器和尾端穩定器；鉆具組合包括鉆頭、單彎螺桿、短鉆挺、穩定器、無磁鉆桿和尾端穩定器，穩定器設置在短鉆挺與無磁鉆桿之間，在無磁鉆桿的上端連接尾端穩定器。
2.根據權利要求1所述的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，其特征在于所述單彎 螺桿的彎度是1° 1.25°，在所述單彎螺桿上設置有單彎螺桿穩定器，單彎螺桿穩定器 由三道螺旋棱構成。
3.根據權利要求1所述的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，其特征在于所述穩定 器上帶有定向鍵。
4.根據權利要求1所述的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，其特征在于所述短鉆 鋌的長度為1 3米。
5.根據權利要求1所述的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，其特征在于所述穩定 器的外徑為Φ 210mm Φ212_。
6.根據權利要求1所述的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，其特征在于所述尾端 穩定器的外徑是Φ209πιπι Φ211πιπι。
7.根據權利要求1所述的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，其特征在于所述無磁 鉆鋌的外徑為165mm，長度為8 9. 5m。
8.根據權利要求1所述的帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，其特征在于所述單彎 螺桿穩定器的外徑<穩定器的外徑<尾端穩定器的外徑，依次遞減的范圍是1 2mm。
專利摘要一種帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，涉及一種鉆井鉆具結構，包括單彎螺桿穩定器、穩定器和尾端穩定器、鉆頭、單彎螺桿、短鉆挺、無磁鉆桿，穩定器設置在短鉆挺與無磁鉆桿之間，在無磁鉆桿的上端連接尾端穩定器；本實用新型采用增加扶正效果，減少偏斜的方式，提供了一種帶有三個扶正器的四合一鉆具結構，解決了目前鉆具組合上部缺少穩定機構，導致隨地層的斜度而增加井斜的問題，本實用新型可以滿足直井和定向井二開至完鉆全部井段的鉆井施工任務，具有較高的機械鉆速。
文檔編號E21B17/10GK201554370SQ20092024367
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者何璟彬, 張紅新, 李德波, 石仲元, 魏書泳 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司