专利名称：捆绑式小尺寸螺杆组合钻具的制作方法
技术领域：
所属领域本实用新型是一种有关地质、石油钻探、建筑与桥梁桩基孔等施工作业的工具，具体地讲是一种可用于钻大口径井(孔)的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具。
在油气钻井中，这种直径较大的井眼，一般可分为以下几种情况①大直径垂直井眼；②大直径弯曲井眼；③大直径垂直、弯曲和斜直的同种尺寸的相互衔接的同一井眼。
油气钻井的常规技术是钻上部大直径垂直井眼，一般用转盘钻方式带相应大尺寸钻头钻进；对非大直径弯曲井眼(直径一般在17″即φ444mm以下)，则采用相应尺寸的直螺杆钻具加配弯接头或弯壳体螺杆钻具，采用定向方式钻进，或起钻换用转盘钻组合旋转钻进。
但是，对于大直径的弯曲井眼(直径一般在20″即φ508mm及其以上，如26″即φ660mm等)，若采用转盘钻方式则难以控制井斜及方位；若采用螺杆钻具定向钻进，则因找不到与之适应的大尺寸螺杆钻具而无法实施。尽管这种情况在油气钻井作业中遇到不多(可设法从井身结构设计中加以避免)，但确实存在无法避免的情况，致使施工难以进行。
造成这种情况的根本原因在于目前的螺杆钻具系列产品的最大尺寸为 (φ244mm)，其适于钻 (φ311mm)井眼，勉强用于钻17″(φ444mm)井眼，对于更大尺寸井眼则无能为力，这是由于螺杆钻具的内在特性所确定，一般不设计和开发更大尺寸的螺杆钻具。
本实用新型的目的是这样实现的，该组合钻具至少包含三个各自独立的小尺寸螺杆钻具，通过捆绑机构实现固定和并联，构成一个钻具整体，由钻柱带动整体旋转；该组合钻具的顶部为公共上联接头和过渡接头，中部和下部具有捆绑环；钻井液由钻铤、公共上联接头、过渡接头，流至每一小尺寸螺杆的马达，驱动并带动各自独立的钻头旋转。
本实用新型所述的公共上联接头可实现对组合钻具上端的捆绑和钻井液的分配。公共上联接头的上端为一锥扣，与上方钻铤相连，中部为空腔，下端为一组锥扣，与其下方过渡接头相连；钻井液由上端进入中部空腔，经过渡接头，平均分配到各小螺杆钻具。
本实用新型至少在其下端设有一个捆绑环，小螺杆钻具穿过该捆绑环，并相对于该捆绑环固定连接。
在本实用新型中，所述的小螺杆钻具传动轴的下端面分不同的层面布置，每一小螺杆钻具独立驱动一个钻头，形成分层独立钻头配置；在中心位置至少有一个小尺寸螺杆钻头构成下层独立钻头，在周边均布两个或两个以上的小尺寸螺杆钻头构成上层独立钻头；下层独立钻头的外圆与上层每个钻头的外圆在平面上总存在相交的关系。
本实用新型中，构成组合钻具的小尺寸螺杆可采用由不同的尺寸规格。
本实用新型中的捆绑环上可对应设有通孔，所述的螺杆钻具穿过该通孔，并通过紧固螺钉固定。捆绑环外周设有凹槽，钻井液由此凹槽通过。
本实用新型的工作原理及效果在现有的螺杆钻具系列产品(因外径相对于工作对象大井眼明显偏小，故称小螺杆钻具)中，选取几根一种直径或两种直径品种，按一定的组合方式实行“捆绑”并联，每根小螺杆钻具各自独立驱动钻头，以增大切削力矩和钻眼直径；为在旋转钻柱的条件下能钻出完整的圆井眼，这些钻头在井底面的投影应有部分重迭；为防止钻头和螺杆间的运动干涉，采用双层钻头布置，即中心钻头高于周边钻头或低于周边钻头(其他钻头位于同一工作平面)。
该实用新型的工作过程如下钻柱中的钻井液经上方钻铤、公共上联接头和过渡接头分别流入小螺杆钻具，驱动它们并带动钻头旋转。在钻柱不旋转的情况下，中心大钻头钻出领眼，沿周的小钻头钻出独立凹坑。但在旋转钻柱的情况下，沿周的三个钻头的公转运动，会钻掉凹坑之间的存岩，从而形成环状井底。由于大钻头的先导钻出领眼，耗功小，易保直；后续小钻头扩眼容易实现，因此即可钻出垂直井眼。
利用本实用新型在斜直井中，该钻具可实现降斜钻进，也可再配置稳定器钻出斜直井眼。
图5本实用新型的捆绑环的结构示意图；图6本实用新型图5的A-A剖视图；图7本实用新型的第一种组合方式平面示意图；图8本实用新型的双层配置结构示意图；图9本实用新型的第二种组合方式平面示意图；
图10本实用新型的第三种组合方式平面示意图。
如
图1、图8所示，本实用新型中小螺杆钻具1的传动轴11的下端面分不同的层面布置，每一小螺杆钻具1独立驱动钻头自转；组合钻具由钻柱带动整体旋转。在该组合钻具中至少有一个位于中心位置的小尺寸螺杆钻头121构成下层独立钻头，在周边均布两个或两个以上的小尺寸螺杆钻头122构成上层独立钻头。
在本实用新型中，该组合钻具可由钻柱带动整体旋转。在钻柱不旋转的情况下，位于下层的中心钻头121钻出领眼，沿周位于上层的钻头122钻出独立凹坑。在旋转钻柱的情况下，沿周的钻头122的公转运动，会钻掉凹坑之间的存岩，从而形成环状井底。为保证上层钻头122在公转时能全部钻掉上层钻头122钻出的凹坑和下层钻头121钻出的领眼之间的存岩，如图7所示，下层钻头121的外圆与上层每个钻头122的外圆在平面上应总存在相交关系。由于下层钻头122的先导钻出领眼，耗功小，易保直；后续上层钻头121扩眼容易实现，因此即可快速地钻出垂直井眼。
在本实用新型中，构成组合钻具的小尺寸螺杆钻具1可采用相同的尺寸规格，也可采用不同的尺寸规格，本实用新型对此不加限制。进一步，如
图1所示，螺杆组合钻具的中心可具体为是一根小尺寸的螺杆钻具1，沿圆周均布的是与之相同或不相同尺寸规格的多根螺杆钻具1，分别配置钻头121和钻头122。中心螺杆和钻头121相对靠下，沿周的多根螺杆和钻头122相对靠上，因而形成双层配置和领眼钻进、后续扩眼的方式。
在本实施例中，公共上联接头2的结构可如图2、图3所示，上端是一个锥螺纹母扣21，用于和上方钻铤的公扣相连；其中部为一空腔22，其下方为四个锥螺纹母扣23，用于和过渡接头3(如图4所示)相连，将四根螺杆钻具1的上端并联捆绑在一起；其外圆柱表面经加工形成光滑吻接的凹槽24，以便钻井液通过。钻井液由空腔22，经过渡接头3被均匀分配进入下方的各小尺寸螺杆钻具1。
如
图1、图4所示，公共上联接头2的下方是过渡接头3(双公螺纹)，该过渡接头3与其下方的螺杆钻具1的母扣相连。由于中心螺杆钻具1相对靠下，且钻头121为领眼方式配置，位于其他三个钻头122之下，所以中间过渡接头3的长度应大于其他三个过渡接头3，以作位置补偿。
过渡接头3下面连接的螺杆钻具1，可由至少设于钻具组合下端的捆绑环4(如图5、图6所示)实现并联固定，并按图7所示方式布置。所述的，小螺杆钻具1穿过该捆绑环4，并与捆绑环4固定连接。为实现该钻具组合的个钻具1的稳固并联，可视该钻具组合的实际长度，具体在钻具组合的中部和下部有两个或两个以上的捆绑环4。如图5、图6所示，该捆绑环4上可对应设有通孔41，各螺杆钻具1穿过捆绑环4上相应的通孔41，并通过紧钉螺钉实现固定并加涂防松胶；还可进一步在捆绑环4的上、下端缘处，通过点焊与四根螺杆钻具进一步固联。该捆绑环4的外周还可进一步设有凹槽42，以供钻井液由此凹槽42中通过。
为进一步说明本实用新型，下面以钻26″(φ660mm)井眼、4根6″(φ165mm)小尺寸螺杆钻具的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具为例说明其工作原理和施工方法。
如
图1所示，四根6″螺杆按图9所示方式配置。图中直径较大的圆为钻头121的外径，较小者表示螺杆钻具1的直径(6″)。图8为相应的钻头121、122双层配置示意图。中心的一根小螺杆钻具1(6″)和所带的 钻头121相对靠下，而其他三根螺杆钻具1(6″)和所带的8″钻头122相对靠上，形成“一大三小”、领眼一扩孔式的双层配置。三个外围的8″钻头122绕中心的 钻头121呈120。均布。该尺寸考虑了钻头工作面积间的相互复盖和钻头与其他螺杆之间的间隙，当转动钻柱时，即可钻出26″(中660mm)井眼。
本实用新型的钻头121、122在平面关系上可采用一大几小，即如图9所示的中心为大钻头，沿周均布几个小钻头的实施方式；也可采用一小几大，即如
图10所示的中心为小钻头，沿周均布几个大钻头的实施方式。图9、
图10中的实线圆为钻头外径，虚线圆为相应的螺杆钻具直径；为保证上层钻头122在公转时能全部钻掉上层钻头122钻出的凹坑和下层钻头121钻出的领眼之间的存岩，下层钻头121的外圆与上层每个钻头122的外圆在平面上总存在相交的关系。
当钻柱中的钻井液经上方钻铤、公共上联接头2和各螺杆钻具1的过渡接头3分别流入四根螺杆钻具1时，驱动它们并带动钻头121、122旋转。在钻柱不旋转的情况下，中心钻头121钻出领眼，沿周的三个钻头122钻出三个独立凹坑。但在旋转钻柱的情况下，沿周的三个钻头122的公转运动，会钻掉凹坑之间的存岩，从而形成环状井底。
由于钻头121的先导钻出领眼，耗功小，易保直；后续三个钻头122扩眼容易实现，因此即可钻出垂直井眼。在斜直井中，该钻具可实现降斜钻进，也可再配置稳定器钻出斜直井眼。
本实用新型除钻油气井外，也可用于地质勘探、建筑及桥梁桩基孔及其他地下工程的大孔钻进施工。
上述实施例为本实用新型的一种具体实施方式
，仅用于说明本实用新型，而非用于限制本实用新型。
权利要求1.一种捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，该组合钻具至少包含三个各自独立的小尺寸螺杆钻具，通过捆绑机构实现固定和并联，构成一个钻具整体；该组合钻具的顶部为公共上联接头，中部和下部具有捆绑环；钻井液由钻铤进入公共上联接头、过渡接头，分别流至每一小尺寸螺杆钻具，驱动并带动各自独立的钻头旋转。
2.根据权利要求1所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，所述的公共上联接头其上端为一锥扣，与上方钻铤相连，其中部为空腔，下端为一组锥扣，与其下方过渡接头的上端相连。
3.根据权利要求1所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，所述的钻具组合至少在其下端设有一个捆绑环，小螺杆钻具穿过捆绑环，并与捆绑环固定连接。
4.根据权利要求1所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，所述的小螺杆钻具传动轴的下端面分不同的层面布置，每一小螺杆钻具独立驱动一个钻头，形成分层独立钻头配置。
5.根据权利要求4所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，至少有一个位于中心位置的小尺寸螺杆钻头构成下层独立钻头，在周边均布两个或两个以上的小尺寸螺杆钻头构成上层独立钻头。
6.根据权利要求4或5所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，所述的下层独立钻头的外圆与上层每个钻头的外圆在平面上总存在相交的关系。
7.根据权利要求1或4所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，构成组合钻具的小尺寸螺杆可采用不同的尺寸规格。
8.根据权利要求3所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，所述的捆绑环上可对应设有通孔，螺杆钻具穿过此通孔，并通过紧固螺钉固定。
9.根据权利要求1或3所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，所述的钻具组合可于组合中部和下端部设有两个或两个以上的捆绑环。
10.根据权利要求3所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，所述捆绑环外周设有凹槽，钻井液由此凹槽通过。
11.根据权利要求1所述的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具，其特征在于，该组合钻具由钻柱带动整体旋转。
专利摘要本实用新型涉及一种可用于钻大口径井(孔)的捆绑式小尺寸螺杆组合钻具。该组合钻具至少包含三个各自独立的小尺寸螺杆钻具,通过捆绑机构实现固定和并联,构成一个钻具整体;该组合钻具的顶部为公共上联接头,中部和下部具有捆绑环;钻井液由钻铤进入公共上联接头、过渡接头,分别流至每一小尺寸螺杆钻具,驱动并带动各自独立的钻头旋转。本实用新型可利用现有的小尺寸螺杆钻具,用于钻大口径井(孔),以解决现有钻大口径井(孔)的技术难题。
文档编号E21B10/62GK2514110SQ0126036
公开日2002年10月2日 申请日期2001年9月17日 优先权日2001年9月17日
发明者苏义脑, 窦修荣, 张润香 申请人:石油勘探开发科学研究院钻井工艺研究所