一種送鉆工具的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種送鉆工具，屬于深水鉆井領域。本發明一種送鉆工具，包括設置在套筒內部與上筒體相連的鉆井液腔，所述鉆井液腔連有活塞室，所述活塞室與驅動室相連，所述驅動室中部設有驅動桿，所述驅動桿與旋轉件相連，所述旋轉件與下接頭相連。本發明的一種送鉆工具具有在深水鉆井過程中，對海底頁巖造成沖擊較小，減小海底頁巖崩塌，在送鉆過程中即配合送出鉆井液，減小氣體水合物生成，對鉆井液進行改進，改善鉆井液性能，有效抑制水合物生成的特點。
【專利說明】
_種送鉆工具
技術領域
[0001] 本發明涉及一種工具，特別是一種送鉆工具。
【背景技術】
[0002] 自1985年以來，隨著第一批水深在300m以上深水油氣勘探開發項目的投入建設， 國際深水油氣勘探開發逐漸增多。最初l〇a的年平均增長速度為65%，西北歐、巴西、墨西哥 灣的勘探開發速度最快，2001年起墨西哥灣深水區的產量已超過淺水區。據統計，截至2000 年，水深500m的深水油氣田有162個，遍及世界各海域，其中尤以美洲的墨西哥灣海域、拉丁 美洲的巴西海域及西非海域最多，深水油氣田探明油氣儲量為22.6 X 108t油當量，占海上 油氣田探明總儲量的12%。
[0003] 與淺水區域相比，深水鉆井面臨的主要問題有:海底頁巖的穩定性差，鉆井液用量 大，井眼清洗難，淺層天然氣與形成的氣體水合物，低溫下鉆井液的流變性，地層破裂壓力 窗口窄等。這些問題給鉆井工作帶來了諸多困難。在深水鉆井的過程中，氣體水合物的生成 與堵塞嚴重影響了深水油氣鉆探的安全進行。目前主要通過在鉆井液中加入鹽類和醇類等 熱力學抑制劑防治水合物問題，而高濃度的抑制劑增加了鉆井成本，且不利于鉆井液性能 維護。
【發明內容】
[0004] 本發明的發明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種在深水鉆井過程中，對海 底頁巖造成沖擊較小，減小海底頁巖崩塌，在送鉆過程中即配合送出鉆井液，減小氣體水合 物生成，對鉆井液進行改進，改善鉆井液性能，有效抑制水合物生成的送鉆工具。
[0005] 本發明采用的技術方案如下：
[0006] 本發明一種送鉆工具，包括設置在套筒內部與上筒體相連的鉆井液腔，所述鉆井 液腔連有活塞室，所述活塞室與驅動室相連，所述驅動室中部設有驅動桿，所述驅動桿與旋 轉件相連，所述旋轉件與下接頭相連。
[0007] 由于采用了上述技術方案，在送鉆工具內部增加鉆井液腔，腔內裝有鉆井液，在鉆 井的過程中，即將鉆井液配合送出，從而更好的抑制水合物的生成。通過活塞室做功，使得 鉆井液能夠更好的達到鉆頭部，增加鉆井液滴噴出速率。通過旋轉件配合鉆頭對海底頁巖 進行鉆井工作，能夠減小垂直打擊對海底頁巖的沖擊力，通過旋轉鉆探配合垂直打擊減小 海底頁巖崩塌，進一步保證了深水鉆井的安全性。
[0008] 本發明的一種送鉆工具，所述鉆井液腔底部設有噴嘴，所述噴嘴與活塞室連通。
[0009] 由于采用了上述技術方案，通過噴嘴將鉆井液噴入活塞室，使得鉆井液能夠與更 好的與活塞頭配合，保證鉆井液均進入活塞室中被送入旋轉件中，減小鉆井液的損失。
[0010] 本發明的一種送鉆工具，所述活塞室內設有活塞頭，所述活塞頭中部設有液流孔； 所述活塞室的兩側面設有若干分隔環，所述分隔環內部設有導流孔，所述導流孔穿出套筒 側壁與外界連通;所述分隔環能限制活塞頭的向下位移。
[0011] 由于采用了上述技術方案，活塞頭上下移動做功，產生壓力，并將鉆井液送入鉆 頭，分隔環能夠限制活塞頭的向下位移，避免活塞頭做功產生的壓力過大，而隨海底頁巖造 成較大的沖擊，同時，分隔環，導流孔與活塞頭配合使得活塞室內形成一個壓力波動腔，從 而使得活塞產生的壓力恰到好處，僅對鉆井工作產生增益作用，而不會帶來較大的沖擊力， 從而保證能夠在更好的進行鉆井工作的同時，保證海底頁巖結構的穩定，不會崩塌。
[0012] 本發明的一種送鉆工具，所述驅動桿中部開有通孔，所述活塞室底部設有傳壓孔， 所述通孔與傳壓孔連通，所述傳壓孔與液流孔連通。
[0013] 本發明的一種送鉆工具，所述旋轉件外表面均布有若干螺旋葉片，所述旋轉件中 部開有盲孔，所述盲孔與通孔連通，所述螺旋葉片表面設有若干出液孔，所述出液孔與盲孔 連通。
[0014]由于采用了上述技術方案，旋轉件在轉動的過程中即將鉆井液帶出。
[0015] 本發明的一種送鉆工具，所述鉆井液腔內裝有鉆井液，所述鉆井液包括質量份12 ~25份萜烯基聚酯，18~26份骨架型二芳烯聚合物，8~15份納米Na 2Si03,3~8份聚氧化丙 烯二醇，5~13份雙十烷基三甲基氯化銨，30~45份聚乙二醇，30~45份乙醇和40~80份膨 潤土組成，所述骨架型二芳烯聚合物的結構式為
[0016] 由于采用了上述技術方案，鉆井液在深水低溫環境中具備良好的降濾失性和流變 性，對水合物的生成有明顯的抑制作用。
[0017]其中，萜烯基聚酯可以為12~25份中的任意值，例如13,15,17,19，20,23，24等，骨 架型二芳烯聚合物可以為18~26份中的任意值，例如20,21，24,25等，納米似23103可以為8 ~15份中的任意值，例如9，10，13，14等，聚氧化丙烯二醇可以為3~8份中的任意值，例如4， 5，6，7等，雙十烷基三甲基氯化銨可以為5~13份中的任意值，例如6，7，8，9，10等，聚乙二醇 可以為30~45份中的任意值，例如32,35,36,38，40,42等，乙醇可以為30~45份中的任意 值，例如32，34，36，38，39，40，43等，膨潤土可以為40~80份中的任意值，例如42，43，47，49， 50，56，59，60，67，69，73，76，78 等。
[0018]優選的，當鉆井液包括質量份18份萜烯基聚酯，23份骨架型二芳烯聚合物，15份納 米Na2Si03，8份聚氧化丙烯二醇，8份雙十烷基三甲基氯化銨，42份聚乙二醇，35份乙醇和76 份膨潤土組成時為最佳值，在15°C，0 °C，-4°C，-8 °C時的密度(g · L-1)為1.03，1.05，1.06， 1.06，靜切力(卩3)為2.3/2.6,2.5/3.2,2.5/3.2,2.5/3.2，塑性黏度(11^3.8)為18,21，23， 25,動切力(Pa)為9.4，10.2，10.5，10.94卩1濾失(11^)為5.3,5.3,5.5,5.5，在2.4711(3.4°(：， 10.93mPa)時，體系中才開始大量生成水合物，可鉆井液黏度較大，延緩了氣體分子進入水 合物籠型結構空腔。
[0019]本發明的一種送鉆工具，所述骨架型二芳烯聚合物的聚合度大于6。
[0020] 本發明的一種送鉆工具，所述納米Na2Si〇3的粒徑為20nm~80nm，所述膨潤土的細 度為200目。
[0021]本發明的一種送鉆工具，所述鉆井液腔內部設有控溫裝置，所述控溫裝置保持鉆 井液腔內部溫度恒定于12~20°C。
[0022] 本發明的一種送鉆工具，所述活塞頭做功產生的最大壓力為4個大氣壓，所述旋轉 件轉動速率為370r/min。
[0023] 由于采用了上述技術方案，上述均為最佳范圍值，能夠保證在鉆井工作過程中最 佳的性能。
[0024] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
[0025] 1、在深水鉆井過程中，對海底頁巖造成沖擊較小，減小海底頁巖崩塌，在送鉆過程 中即配合送出鉆井液，減小氣體水合物生成。
[0026] 2、對鉆井液進行改進，在深水低溫環境中具備良好的降濾失性和流變性，對水合 物的生成有明顯的抑制作用提高了深水鉆井作業的安全性。
【附圖說明】
[0027]圖1是一種送鉆工具的結構示意圖。
[0028]圖中標記：1為上筒體，2為鉆井液腔，3為活塞室，4為分隔環，5為導流孔，7為傳壓 孔，8為驅動桿，11為下接頭，12為旋轉件。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
[0030] 為了使發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本 發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0031] 實施例1
[0032] 如圖1所示，一種送鉆工具，包括設置在套筒內部與上筒體1相連的鉆井液腔2,鉆 井液腔2連有活塞室3,活塞室3與驅動室相連，驅動室中部設有驅動桿8,驅動桿8與旋轉件 12相連，所述旋轉件12與下接頭11相連。鉆井液腔2底部設有噴嘴14,噴嘴14與活塞室連通。 活塞室3內設有活塞頭，活塞頭中部設有液流孔;活塞室的兩側面設有若干分隔環4,分隔環 4內部設有導流孔5,導流孔5穿出套筒側壁與外界連通;分隔環4能限制活塞頭的向下位移， 分隔環4,導流孔5與活塞頭配合作用在活塞室3內形成一個壓力波動腔。驅動桿8中部開有 通孔，活塞室3底部設有傳壓孔7,通孔與傳壓孔7連通，傳壓孔7與液流孔連通。旋轉件12外 表面均布有若干螺旋葉片，旋轉件12中部開有盲孔，盲孔與通孔連通，螺旋葉片表面設有若 干出液孔，出液孔與盲孔連通。鉆井液腔2內部設有控溫裝置，控溫裝置保持鉆井液腔2內部 溫度恒定于12~20°C。活塞頭做功產生的最大壓力為4個大氣壓，旋轉件12轉動速率為 370r/min〇
[0033] 實施例2
[0034]鉆井液腔2內裝有鉆井液，鉆井液包括質量份12~25份萜烯基聚酯，18~26份骨架 型二芳稀聚合物，8~15份納米Na2Si〇3,3~8份聚氧化丙稀二醇，5~13份雙十烷基三甲基氯 化銨，30~45份聚乙二醇，30~45份乙醇和40~80份膨潤土組成，骨架型二芳烯聚合物的結
骨架型二芳烯聚合物的聚合度大于6。納米 Na2Si03的粒徑為20nm~80nm，膨潤土的細度為200目。本發明給出8中較佳的組合配比，并測 試了其在15°(：，〇°(：，-4°(：，-8°(：時的密度0(8*「1)，靜切力1^&)，塑性黏度11(11^%)，動切 力q(Pa)和API濾失m(mL)，并測試水合物抑制情況詳細數據見表1至表3。
[0035]表1較佳組分(質量份）
[0036]
[0037]表2降濾失性和流變性測試 [0038]
[0039]表3水合物抑制情況(體系大量產生水合物的時間、溫度、壓力）
[0044] 中間體C1-DTE合成：在氬氣的保護下，將16g(94mmol)戊二酰氯溶于200mLCH2Cl2 中，加入無水氯化鋁30g(225.6mmol)，緩慢滴加含有25g( 188mmol)的5-氯-2-甲基噻吩的二 氯乙烷溶液100mL，繼續反應8h。加入50mL終止反應，用95 %的乙醇水溶液重結晶。
[0045]在氬氣的保護下，取鋅粉34.56g放入經過重蒸后的四氫呋喃200mL中，注射TiCl4 17.16mL，攪拌均勻后，加熱回流lh。避光情況下把含llg上布產物的THF溶液200mL在24h內 滴加到燒瓶內，繼續反應12h，加入飽和碳酸鉀水溶液50mL終止反應。反應液用乙酸乙酯萃 取，有機相用污水硫酸鎂干燥過夜，粗產品用95 %乙醇水溶液重結晶。
[0046] 4^^(4001^^^0(:13)3 = 1.88(8,611),1.92-2.10(111,211),2.69(^ = 7.51^, 4H)，6.58(s，2H);13C NMR(400MHz，CDC13)S = 15.1，23·8,39.1,126.0,127.2,134.0,135.3， 135 · 7 ;MS :m/z = 328[M+]; IR: 2953cm-1，2916cm-1，2841cm-1，1640cm- 1，1551cm-1，1455cm-1， 1437cm-1,131 lcm_1,1197cm_1,1159cm_1,1140cm _1,991cm_1,830cm_1,822cm_1,746cm _1,666cm _1,481cm_1；Ci5Hi4Cl2S2：calcd.C 54.71,H 4.29；found C 54.63,H 4.30.
[0047] 中間體FPOx的合成：用多聚磷酸為溶劑和催化劑，將摩爾比3: 2的五氟苯甲酸與硫 酸肼在200°C反應5h，得到棕紅色溶液。冷卻至室溫，然后將反應液倒入大量去離子水，得到 白色沉淀。此白色沉淀用異丙醇與甲苯(體積比1:3)混合溶液進行重結晶，得到白色針狀晶 體，產率為88 %。
[0048] 19F MWR: δ = -135(m，4F，ortho to Ox);-146(m，2F，para to Ox);-159(m，4F， meta to Ox) JS :m/z = 402[M+]。IR: 1653cm-1，1556cm-1，1526cm-1，1496cm- 1，1422cm-1， 1366cm_1,1321cm_1,121cm _1,1092cm_1,1042cm_1,993cm_1,978cm _1,844cm_1,812cm_1,751cm_1〇 元素分析(： :41.75;16.95;0:4.00(理論值(： :41.81;卩:47.24;16.97;0 :3.98)。
[0049] 目標產物的合成:0.2g(0.6mmol )C1-DTE，溶于20mLTHF中，氮氣保護下，攪拌均勻， 緩慢滴入丁基鋰〇.5mL(2.4mol · L-1正己烷溶液）。滴加完成后繼續反應3h，加入5mL含 0.245gFP0x的四氫呋喃溶液。繼續反應5h，將反應液倒入200mL去離子水中，得到黃色沉淀， 抽濾，固體用甲醇潤洗三遍，真空干燥得到目標產物〇. 27g，產率為71 %。
[0050] 19FNMR:S = -130~-132，-135~-137;-148.49(s);-152~-154;-155.67(s);-156.44(8)ΧΡ(： :Μη = 184000，PDI = 1.57，DP = 6。
[0051 ] 實施例4
[0052]萜烯基聚酯的合成：將摩爾比1:1:2.4:0.4的苯酐，TMA，二甘醇和三羥甲基丙烷， 磷酸(總質量的〇. 1 % )，二丁基羥基甲苯(〇. 1 %)和二甲苯(3 %)加到通氮氣并帶有溫控，聚 四氟乙烯攪拌槳和分水器的四口瓶中，制備出羥值約170mg/g的聚酯，降溫后用乙酸乙酯稀 釋到固體質量分數為70 %，得到目標產物。
[0053]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種送鉆工具，其特征在于:包括設置在套筒內部與上筒體（1)相連的鉆井液腔(2)， 所述鉆井液腔(2)連有活塞室(3)，所述活塞室(3)與驅動室相連，所述驅動室中部設有驅動 桿(8)，所述驅動桿(8)與旋轉件(12)相連，所述旋轉件(12)與下接頭(11)相連。2. 如權利要求1所述的一種送鉆工具，其特征在于：所述鉆井液腔（2)底部設有噴嘴 (14)，所述噴嘴（14)與活塞室連通。3. 如權利要求1或2所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述活塞室（3)內設有活塞頭， 所述活塞頭中部設有液流孔;所述活塞室的兩側面設有若干分隔環(4)，所述分隔環(4)內 部設有導流孔(5)，所述導流孔巧）穿出套筒側壁與外界連通;所述分隔環(4)能限制活塞頭 的向下位移。4. 如權利要求3所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述驅動桿(8)中部開有通孔，所述 活塞室(3)底部設有傳壓孔(7)，所述通孔與傳壓孔(7)連通，所述傳壓孔(7)與液流孔連通。5. 如權利要求4所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述旋轉件（12)外表面均布有若干 螺旋葉片，所述旋轉件（12)中部開有盲孔，所述盲孔與通孔連通，所述螺旋葉片表面設有若 干出液孔，所述出液孔與盲孔連通。6. 如權利要求1或2或4或5所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述鉆井液腔(2)內裝有 鉆井液，所述鉆井液包括質量份12~25份祗締基聚醋，18~26份骨架型二芳締聚合物，8~ 15份納米化2Si〇3，3~8份聚氧化丙締二醇，5~13份雙十烷基Ξ甲基氯化錠，30~45份聚乙 二醇，30~45份乙醇和40~80份膨潤±組成，所述骨架型二芳締聚合物的結構式為7. 如權利要求6所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述骨架型二芳締聚合物的聚合度 大于6。8. 如權利要求7所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述納米化2Si〇3的粒徑為20nm~ 80nm，所述膨潤±的細度為200目。9. 如權利要求7或8所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述鉆井液腔(2)內部設有控溫 裝置，所述控溫裝置保持鉆井液腔(2)內部溫度恒定于12~20°C。10. 如權利要求4或5或7或8所述的一種送鉆工具，其特征在于:所述活塞頭做功產生的 最大壓力為4個大氣壓，所述旋轉件(12)轉動速率為37化/min。
【文檔編號】E21B21/00GK106089126SQ201610388295
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月31日 公開號201610388295.3, CN 106089126 A, CN 106089126A, CN 201610388295, CN-A-106089126, CN106089126 A, CN106089126A, CN201610388295, CN201610388295.3
【發明人】張榮斌
【申請人】張榮斌