专利名称：带有三个扶正器的四合一钻具结构的制作方法
技术领域：
一种带有三个扶正器的四合一钻具结构，本实用新型涉及一种钻井钻具结构，通过该钻具结构可以实现对中深定向井轨迹的高效控制。
背景技术：
为了实现快速钻进，加快石油天然气的勘探开发速度的目的，在现有技术中，现场 工程技术人员想出了许多的快速钻井工艺技术，其中快速钻井四合一钻具是其中一种，这 种快速钻井的方式主要是将四种不同的钻具组合在一个钻具组合中，一次完成原来需要做 四次起下钻才能完成的钻井工作，因此大大缩短了因为起下钻更换钻具的时间所带来的钻 井周期的延长，该技术的主要特征是在实施钻井轨迹控制时，首先实现井斜度的稳定，并且 通过轨迹的控制使井斜稳中微降，现场技术人员将这种技术称为“稳微降”；该技术自提出 以后，得到了大量的推广及应用，在提高钻井速度方面从原来的30几天缩短到7天以内，因 此，对钻井提速工作做出了突出的贡献；但是，由于地下层位的不同，也会带来钻具适应性 的变化，如在长庆区块的吴起地区，采用现有技术的四合一钻具进行快速钻井，虽然在四 合一钻具的规格上做了较大的变更，但在实际的使用中，在轨迹控制中仍然出现了在洛河 层位中导致井斜大增，而洛河层位下部的地层却出现了增斜或者降斜规律不稳定的特性， 经过试验，目前的四合一钻具技术存在的主要问题是钻具组合上部由于缺少一个稳定机 构，所以在地层斜度较大时就会随地层的斜度而增加井斜的问题，在下部也会出现随地层 的变化而变化，导致井斜度不稳定问题，最终导致了钻井过程中，反复滑动调整井斜，延误 钻井速度，导致低效施工，影响了钻井提速的问题。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术的问题，采用三个刚性扶正，增加扶正效果，减 少偏斜的方式，提供了一种能够减少滑动调整、使钻井轨迹稳定的带有三个扶正器的四合
一钻具结构。本实用新型是这样实现的，本实用新型包括钻头、稳定器和钻具组合，其特征在 于所述稳定器包括单弯螺杆稳定器2、稳定器5和尾端稳定器7 ；钻具组合包括钻头1、单 弯螺杆3、短钻挺4、稳定器5、无磁钻杆6和尾端稳定器7，在单弯螺杆3上设置有单弯螺杆 稳定器2，稳定器5设置在短钻挺4与无磁钻杆6之间，在无磁钻杆6的上端连接尾端稳定 器7;所述单弯螺杆稳定器2的外径<稳定器5的外径<尾端稳定器7的外径，依次递 减的范围是1 2mm ；所述单弯螺杆3的弯度是1° 1. 25° ；所述稳定器5上带有定向键；所述短钻铤4的长度为1 3米；所述稳定器5的外径为Φ 210mm Φ 212mm ；[0010]所述尾端稳定器7的外径是Φ 209mm Φ 21 Imm ；所述的钻头1是PDC钻头；所述无磁钻铤6的外径为165mm，长度为8 9. 5m ；所述单弯螺杆稳定器2由三道螺旋棱构成，所述稳定器5也可以采用上部可以连接带有键槽的定向直接头的常规稳定器；单弯螺杆稳定器2的外径<稳定器5的外径<尾端稳定器7的外径，依次递减的 范围是1 2mm ；本实用新型在下井前进行组合时，由下到上依次连接钻头1、带有单弯螺杆稳定器 2的单弯螺杆3、短钻铤4、稳定器5、无磁钻铤6、尾端稳定器7 ；钻头1、单弯螺杆3、短钻铤 4、稳定器5、无磁钻铤6、尾端稳定器7由螺纹相互连接；单弯螺杆稳定器2是沿单弯螺杆3 的外径均勻分布在单弯螺杆3的表面上，稳定器5上带有定向键；本实用新型的优点和有益效果是本实用新型集合了塔式钻具、三稳定器钻具结构、井底动力钻具，可以满足滑动钻 进和复合钻进两种钻井方式，在实施滑动钻进时，设置的带有定向槽的稳定器具有导向能 力、稳斜和稳方位的钻进能力，因此可满足直井段纠斜、丛式井随钻绕障、定向造斜，以及轨 迹调整的需求；采用复合钻进方式时，在直井段具有极好的防斜效果，在斜井段具有很好的 稳斜稳方位能力，下入本钻具即就可以满足直井和定向井二开至完钻全部井段的钻井施工 任务，从而实现二开至完钻一趟钻工程，大大减少了起下钻次数，缩短了钻井周期；设置的 PDC钻头、单弯螺杆钻具能够实现高效破岩，快速钻进，因此具有较高的机械钻速；特别是 该钻具在复合钻进时，具有良好的稳斜和稳方位能力，使定向井长井段复合钻进得到实现 和保证。钻进速度的提高，缩短了浸泡时间，降低了防塌难度，提高了电测一次成功率，缩短 了建井周期。
图1是本实用新型的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型的实施例在实施钻井前先按照以下顺序由下到上依次连接以下钻具钻头1、带单弯螺杆 稳定器2的单弯螺杆3、短钻铤4、稳定器5、无磁钻铤6、尾端稳定器7 ；在连接的钻具组合 中，单弯螺杆稳定器2的外径<稳定器5的外径<尾端稳定器7的外径，依次递减的范围是 1 2mm ；连接完毕后将钻具下入井内，到达井底后，根据钻井设计可以采用滑动钻进的方 式实施钻井工程，也可以采用转盘、螺杆两种动力方式的复合钻进；实施例1.钻具组合规格短钻铤4选择长度为3m的短钻挺，单弯螺杆稳定器2的外径> 212mm,尾端稳定器 7的外径比稳定器5的外径小1. 5mm ；2.钻具组合轨迹控制要点根据多次试验，本实用新型在长庆区域的洛河层位的增斜率为1 3° /100m，洛河层位下部地层的稳斜能力为-2. 5° Γ /100m，方位漂移整体规律为左漂；因此使用本实用新型在洛河层位钻井时，方位需超前6 9°，出洛河层位后的井斜应超前3-5° ；3.剖面设计思路在井眼轨迹防碰许可的情况下，可尽量提高造斜点，经过实验证明，造斜点在二开后30 IOOm的井深位置最佳，最大井斜控制在15度以下，在实施大位移井的钻井时，最大 井斜控制在20度为最佳；4.剖面控制在钻井施工前要对全井段进行轨迹预算，预算应细化到各地层，在剖面控制方面，参数要控制在设计参数的上线，在上部井段要留有富余的井斜，下部井段才能依靠钻具自 身的特性微降，最终达到减少滑动的目的；5.钻井过程中的微调在实施钻井的过程中要求连续定向到位、及时预算、及时修正，减少全井段滑动，要了解地层的变化，利用地层变化特性，及时微调，减少下部滑动，提高全井施工效率；6.泥浆性能要求由于本实用新型中采用的PDC钻头的结构特性和单弯螺杆扶正器2及稳定器5、尾 端稳定器7的刚性与井壁接触具有强支点的效果，因此在局部地层、局部井段滑动调整井 眼轨迹时，会出现粘滞现象，造成轨迹滑动调整困难，因此，在钻井液方面需要有良好的抑 制、携砂、润滑性能，在钻井过程中要及时改善润滑性，减小滑动阻力，钻井液应具有清、净、 滑的目测性能。7.钻井参数的选择滑动钻进时根据现场施工对反扭角的掌握，推荐泵压升高值1 2MPa ；螺杆复合 钻进时推荐泵压升高2. 5 3. 5MPa ；转盘转速从60 90转/分钟，在遇到蹩跳地层时，要 适当降低转盘转速和钻压；由于造斜点设计较高，在井浅的时候考虑到钻具的刚性，钻具的反扭为20 30 度，且变化规律稳定，所以，定向参数选择上可以充分的释放参数，快速钻进；8.下部轨迹的调整(1)在井斜大的深井中，如果对反扭角没有把握，可先采用滑动钻进的方式完成一 根钻杆的钻进，然后采用转盘和螺杆钻具复合钻井的方式完成两根钻杆的钻进，再根据测 斜结果修正反扭角，然后采用连续滑动钻进的钻井方式钻进2 3根进行调整；如果井斜度 较小，井下畅通，可先取60 90°的井斜度进行钻进；如果钻井中发现有5吨以下的遇阻 现象，反扭角取100 130°为宜；(2)测斜前上下充分活动钻具，保证所测得的数据准确；(3)调整时根据立压的变化进行扶钻，钻进时密切观察立压变化，加压后泵压上升 IMPa即为可以钻进的依据。钻井实例长庆地区塞391-14井施工实例设计数据井深2152. 70米，位移815. 76米，方位256. 52度，中靶垂深1910米，完 钻垂深1951米，设计造斜点230米；二开钻具组合由下向上，PDC钻头1+直径为172mm、弯度为1. 25°的单弯螺杆钻具3+直径为165mm、长度为1. 6m的短钻挺4+直径为212mm的稳定器5+直径为165mm的无 磁钻铤6+直径为212mm的尾端扶正器7+直径为165mm的钻铤11根+直径为127mm的钻 杆+直径为133mm的方钻杆；在172mm直径、弯度为1. 25°的单弯螺杆钻具3上设置有单 弯螺杆稳定器2 ；钻井参数钻压20 80KN、转速70rpm、排量36L/S ；该井钻井过程的轨迹控制，由于设置的带有三个扶正器的四合一钻具结构的使用，使钻井施工剖面光滑，轨迹控制很好；该井钻井周期5天零1小时，钻机月速9390. 18m/ 台月，二开以后，没有出现滑动和调整，以及反复起下钻的问题，实现了二开一趟钻完钻的 目的，充分体现了带有三个扶正器的四合一钻具结构在大位移井轨迹控制方面有优势。
权利要求一种带有三个扶正器的四合一钻具结构，包括钻头、稳定器和钻具组合，其特征在于所述稳定器包括单弯螺杆稳定器、稳定器和尾端稳定器；钻具组合包括钻头、单弯螺杆、短钻挺、稳定器、无磁钻杆和尾端稳定器，稳定器设置在短钻挺与无磁钻杆之间，在无磁钻杆的上端连接尾端稳定器。
2.根据权利要求1所述的带有三个扶正器的四合一钻具结构，其特征在于所述单弯 螺杆的弯度是1° 1.25°，在所述单弯螺杆上设置有单弯螺杆稳定器，单弯螺杆稳定器 由三道螺旋棱构成。
3.根据权利要求1所述的带有三个扶正器的四合一钻具结构，其特征在于所述稳定 器上带有定向键。
4.根据权利要求1所述的带有三个扶正器的四合一钻具结构，其特征在于所述短钻 铤的长度为1 3米。
5.根据权利要求1所述的带有三个扶正器的四合一钻具结构，其特征在于所述稳定 器的外径为Φ 210mm Φ212_。
6.根据权利要求1所述的带有三个扶正器的四合一钻具结构，其特征在于所述尾端 稳定器的外径是Φ209πιπι Φ211πιπι。
7.根据权利要求1所述的带有三个扶正器的四合一钻具结构，其特征在于所述无磁 钻铤的外径为165mm，长度为8 9. 5m。
8.根据权利要求1所述的带有三个扶正器的四合一钻具结构，其特征在于所述单弯 螺杆稳定器的外径<稳定器的外径<尾端稳定器的外径，依次递减的范围是1 2mm。
专利摘要一种带有三个扶正器的四合一钻具结构，涉及一种钻井钻具结构，包括单弯螺杆稳定器、稳定器和尾端稳定器、钻头、单弯螺杆、短钻挺、无磁钻杆，稳定器设置在短钻挺与无磁钻杆之间，在无磁钻杆的上端连接尾端稳定器；本实用新型采用增加扶正效果，减少偏斜的方式，提供了一种带有三个扶正器的四合一钻具结构，解决了目前钻具组合上部缺少稳定机构，导致随地层的斜度而增加井斜的问题，本实用新型可以满足直井和定向井二开至完钻全部井段的钻井施工任务，具有较高的机械钻速。
文档编号E21B17/10GK201554370SQ20092024367
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者何璟彬, 张红新, 李德波, 石仲元, 魏书泳 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司