用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿的制作方法
【專利摘要】一種用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿，包括兩個端部接頭和連接在接頭之間的連接軸，連接軸與接頭之間通過內球齒、外球齒嚙合的萬向軸連接，并且由球頭帽鎖緊內、外球齒，接頭、內球齒、外球齒和連接軸具有共同的軸向貫通孔，貫通孔內套有高壓軟管，高壓軟管兩端由軸承和密封圈與接頭內壁形成動密封，球頭帽與外球齒之間安裝密封圈。本發明由多組金屬萬向軸連接而成，萬向軸內部安裝軟管，柔性鉆桿下端連接鉆頭，上端連接管柱，能夠順利通過井下轉向器，同時還能傳遞扭矩和鉆壓，驅動鉆頭旋轉破巖，提高水平段鉆井速度的目的，并且能夠循環鉆井液。同時還具有結構設計簡單可靠、加工方便、傳遞扭矩大、運行平穩等特點。
【專利說明】用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等工具領域中的一種用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿。
【背景技術】
[0002]隨著油氣田開發逐步進入后期，老井多、油水井井況差，薄油氣層、低滲油氣層、稠油油層、剩余油氣開采難度大等因素嚴重制約油氣田后期采收率的提高，再打加密井、更新井的成本高、增產不顯著，煤層氣的開發需要最大限度的暴露儲層面積，同時降級鉆井綜合成本。為此，國內外相繼開展了徑向水平井鉆井技術研究，并取得了部分研究成果。目前國內外主要采用水力噴射破巖的方式鉆進，其中柔性鉆桿采用橡膠軟管，以便能夠順利通過井下轉向器，即在套管內完成垂向到水平向的過渡，然后沿水平方向滑動鉆進，前進動力主要依靠噴嘴反向射流的推力。國內外公司采用軟管+水力噴射工藝已經開展了現場應用，但仍存在鉆進速度慢，堅硬地層水力破巖效果差，井眼軌跡難以控制，地面機泵性能要求嚴，施工成本高等問題。因此有必要研發新型柔性鉆桿，不僅能順利通過井下轉向器，同時能夠提高鉆進速度，降低地面機泵壓力，減小施工成本，對于發揮徑向水平井技術優勢具有重要意義。國內發明專利球齒式萬向軸(200710114769.6)為本發明提供了借鑒，通過將球齒式萬向軸進行改進，根據實際需要設計精確尺寸，然后多組連接在一起，即可用于徑向水平井鉆井作業。
【發明內容】
[0003]針對現有軟管+水力噴射工藝技術中，銑穿套管、水泥環作業與下入軟管作業不能同時完成，軟管滑動鉆進速度慢，不能傳遞扭矩，且對于堅硬地層水力破巖效率低，滑動鉆進時管柱穩定性較差等問題，本發明的目的是石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等施工現場提供一種用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿。
[0004]本發明的技術方案包括:兩個端部接頭和連接在接頭之間的連接軸，連接軸與接頭之間通過內球齒、外球齒嚙合的萬向軸連接，并且由球頭帽鎖緊內、外球齒，其特征是:接頭、內球齒、外球齒和連接軸具有共同的軸向貫通孔，貫通孔內套有高壓軟管，高壓軟管兩端由軸承和密封圈與接頭內壁形成動密封，球頭帽與外球齒之間安裝密封圈。
[0005]上述方案進一步包括:連接在兩端接頭之間的連接軸為多級連接軸，相鄰連接軸之間同樣采用內球齒、外球齒嚙合的萬向軸連接，并且由球頭帽鎖緊內、外球齒。
[0006]所述接頭與連接軸的連接方式采用上端接頭內設內球齒，連接軸上端外設外球齒、連接軸下端內設內球齒，下端接頭外設外球齒依次連接方式，是或者反向。
[0007]其應用原理:徑向水平井鉆進時，柔性鉆桿上端接頭連接常規鉆井管柱，下端接頭連接專用鉆頭，進入井下轉向器后，柔性鉆桿會隨著轉向器軌道的變化發生彎曲，即每組萬向軸發生彎曲，當鉆頭接觸套管時,地面開泵并施加扭矩和鉆壓,柔性鉆桿將地面扭矩和鉆壓傳遞至鉆頭進行磨銑套管作業，同時鉆井液通過柔性鉆桿內部高壓軟管到達鉆頭進行清洗和冷卻作業；完成套管和水泥環磨銑作業后，繼續施加扭矩和鉆壓，推動鉆頭進入地層并開始機械破巖作業，隨著鉆進的繼續，水平段逐漸延長，柔性鉆桿內部高壓軟管在高壓鉆井液的作用下膨脹，并盡力保持筆直，從而確保柔性鉆桿不易發生彎曲，同時由于柔性鉆桿在水平段內仍是旋轉鉆進狀態，也有利于水平段柔性鉆桿水平狀態的穩定。
[0008]本發明提供的柔性鉆桿不僅能夠傳遞扭矩和鉆壓驅動鉆頭進行機械破巖，同時還能夠傳遞聞壓鉆井液，在鉆頭形成聞壓水力噴射輔助破巖，進一步提聞徑向水平井的鉆井速度，而且水平段旋轉鉆進，有利于柔性鉆桿水平狀態的穩定，確保了徑向水平井的平直規貝U。同時，一種用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿還具有結構設計簡單可靠、加工方便、傳遞扭矩大、運行平穩等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是依據本發明所提出的一種用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿半剖結構示意圖。
[0010]圖中1-接頭、2-密封圈、3-軸承、4-內球齒、5-外球齒、6-密封圈、7-球頭帽、8-連接軸、9-高壓軟管
【具體實施方式】
[0011 ] 下面結合附圖來詳細描述本發明。
[0012] 如圖1，一種用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿由多組改進后的球齒萬向軸連接而成，柔性鉆桿內部安裝高壓軟管9，高壓軟管9兩端與柔性鉆桿內壁之間安裝軸承3和密封圈2，內球齒4與外球齒5嚙合，球頭帽7用于鎖緊內球齒4，球頭帽7與內球齒4之間安裝密封圈6，柔性鉆桿除接頭外的中間每組萬向軸中，外球齒5加工在連接軸內8，并與下一組內球齒4哨合。
【權利要求】
1.一種用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿，包括兩個端部接頭和連接在接頭之間的連接軸，連接軸與接頭之間通過內球齒、外球齒嚙合的萬向軸連接，并且由球頭帽鎖緊內、外球齒，其特征是:接頭、內球齒、外球齒和連接軸具有共同的軸向貫通孔，貫通孔內套有高壓軟管，高壓軟管兩端由軸承和密封圈與接頭內壁形成動密封，球頭帽與外球齒之間安裝密封圈。
2.根據權利要求1所述的用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿，其特征是:連接在兩端接頭之間的連接軸為多級連接軸，相鄰連接軸之間同樣采用內球齒、外球齒嚙合的萬向軸連接，并且由球頭帽鎖緊內、外球齒。
3.根據權利要求1或2所述的用于徑向水平井鉆井的柔性鉆桿，其特征是:所述接頭與連接軸的連接方式采用上端接頭內設內球齒，連接軸上端外設外球齒、連接軸下端內設內球齒，下端接頭外設外球齒依次連接方式，是或者反向。
【文檔編號】E21B17/00GK103775001SQ201210395778
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優先權日:2012年10月18日
【發明者】李文飛, 夏文安, 耿迎春, 李玄燁, 呂廣忠, 于麗麗, 夏廣強 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院