一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統，包括鉆頭、常規鉆具、液動工具、雙壁鉆桿、導流加壓活塞、防噴器組、頂驅適配裝置、頂驅和泥漿罐、鉆井泵。鉆井過程中，鉆井泵排出鉆井液依次經過導流加壓活塞上部環空、導流加壓活塞下部雙壁鉆桿的孔道、常規鉆具、鉆頭，從鉆頭返出并攜帶巖屑依次經過導流加壓活塞下部環空、導流加壓活塞上部雙壁鉆桿的孔道、頂驅適配裝置孔道、頂驅，最后經過水龍帶返回振動篩。本實用新型的優點導流加壓活塞附著在雙壁鉆桿上，上下環空產生的壓差可以推動導流加壓活塞及雙壁鉆桿施加向下的壓力，為鉆頭施加鉆壓；獨立的從井口至井下工具的液壓控制通道，為井下工具提供了一種控制通道和實時連續的控制方法。
【專利說明】
一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及石油鉆井設備技術領域，尤其是一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統。
【背景技術】
[0002]隨著石油勘探開發進程的不斷深入，定向井、水平井、大位移井所占的比例越來越大。長水平段鉆井技術在國內外得到廣泛應用，主要得益于其較好的投入產出比。目前，國外水平井鉆井成本已降至直井的1.2?2.0倍，而產量則是直井的4?8倍；國外已經鉆成了水平位移超萬米的大位移井，而國內只能完成水平位移約4000 m的大位移井。在定向井、水平井鉆井過程中存在以下復雜情況。一種情況是在鉆進過程中，由于摩擦阻力大，產生壓力無法施加到鉆頭上的托壓現象，使得鉆井效率低、鉆井周期長、鉆井成本高，這成為制約水平井發展的主要瓶頸。另一種情況是，鉆井過程中的造斜、穩斜或降斜鉆具組合主要是通過不同尺寸長度的鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌等配以不同位置上的滿眼、不滿眼穩定器組成，而鉆具組合的變化都必須通過起下鉆實現，這就增加了鉆井作業的輔助時間，而且采用常規穩定器在起下鉆、定向等工況下，存在著遇阻劃眼、易斜地層防斜、定向井井眼軌跡控制以及提高機械鉆速等技術難題，并且時常出現卡鉆、起下鉆遇阻卡和“拔活塞”現象，不但給鉆井施工造成極大麻煩，浪費大量時間，甚至會發生井塌、井噴事故，使井眼報廢，造成巨大損失。遙控變徑穩定器通過地面作業者發出操作信息，使井下穩定器產生相應的動作，達到所需的外徑，以此實現對井下鉆具參數和狀態的改變，使井下鉆具組合具備相應的力學性能。應用遙控變徑穩定器不需起下鉆就可實現不同鉆具組合的轉變，可以減少起下鉆次數，降低鉆井成本，解決了鉆井過程中卡鉆、起下鉆遇阻卡和“拔活塞”等問題。遙控變徑穩定器的遙控方式有啟停栗法、排量法、投球法和鉆壓控制方法等。需要改變變徑穩定器外徑時，各種遙控方式都會對正常鉆進產生一定的影響，無法邊鉆進邊變徑。
[0003]因此，降低定向井、水平井和大位移井鉆井過程中的托壓現象，以及提供一種連續實時的改變變徑穩定器外徑的方法是提高鉆井效率以及水平井延伸能力重要途徑。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的就是提供一種連續實時的改變變徑穩定器外徑，以提高鉆井效率以及水平井延伸能力的基于雙壁鉆桿的鉆井系統。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用以下設計方案:
[0006]—種基于雙壁鉆桿的鉆井系統，包括鉆頭15、常規鉆具14、液動工具13、雙壁鉆桿
9、導流加壓活塞7、防噴器組10、頂驅適配裝置4、頂驅2和泥漿罐6、鉆井栗6，其中:所述雙壁鉆桿9由內鉆桿91和外鉆桿9 O組成，內鉆桿91和外鉆桿9 O之間構成環隙A9 2，環隙A9 2內設置懸掛器94，內鉆桿內部的孔道A95為軸向通孔;所述頂驅適配裝置4安裝在雙壁鉆桿9以及頂驅2之間，由內筒A40和殼體A41組成，內筒A40與殼體A41構成旋轉密封配合，頂驅適配裝置4的內筒A40加工旁通孔道B43和軸向孔道C46，頂驅適配裝置4的殼體A41上加工有旁通口 42，旁通孔道B43將旁通口 42以及雙壁鉆桿9環隙A92連通，軸向孔道C46分別與頂驅2內流體通道和下部雙壁鉆桿9的孔道A95連通;所述頂驅2與頂驅適配裝置4的內筒A40連接;所述導流加壓活塞7連接在雙壁鉆桿9之間，導流加壓活塞7由內筒B72和殼體B71組成，內筒B72與殼體B71構成旋轉配合，殼體B71上安裝皮碗73將殼體B71與井眼之間軸向密封，并將井眼與雙壁鉆桿之間的環空分割為上部環空B16和下部環空C17，導流加壓活塞7的內筒B72與殼體B71上加工有孔道D70、孔道E76和孔道F77，孔道D70將上部環空B16與導流加壓活塞7下部雙壁鉆桿的孔道A95連通，孔道E76將下部環空C17與導流加壓活塞7上部雙壁鉆桿的孔道A95連通，孔道F77將導流加壓活塞7上部和下部的雙壁鉆桿環隙A92連通;所述的液動工具13為液力變徑穩定器，連接在雙壁鉆桿最下端，液力變徑穩定器內部加工有孔道G130和孔道H132，外緣加工有活塞式支撐頭131，孔道H132為軸向通孔，將雙壁鉆桿9的孔道A95和下部常規鉆具14的流道連通，孔道G131分別與環隙A92和活塞式支撐頭131的內端面連通，形成一條從頂驅適配裝置4的旁通口 42至液力變徑穩定器13活塞式支撐頭內端面的液壓控制通道;常規鉆具14和鉆頭15依次安裝在液動工具13下部。
[0007]上述方案進一步包括:
[0008]所述孔道D70內設有節流噴嘴，所述的液動工具13通過密封插頭133與雙壁鉆桿9的內鉆桿91插接密封配合。
[0009]所述頂驅適配裝置4的內筒A40與殼體A41之間安裝軸承A45和密封圈A44。
[0010]所述導流加壓活塞7內筒B72和殼體B71之間安裝軸承B75和密封圈B74。
[0011 ]所述外鉆桿90上下加工有螺紋，外鉆桿90之間通過螺紋上下連接，內鉆桿91之間采用插入密封93結構實現環隙A92與孔道A95之間流體密封隔絕。
[0012]本實用新型的優點導流加壓活塞附著在雙壁鉆桿上，上下環空產生的壓差可以推動導流加壓活塞及雙壁鉆桿施加向下的壓力，為鉆頭施加鉆壓;獨立的從井口至井下液動工具液壓控制通道，為井下液動工具提供了一種控制通道和實時連續的控制方法。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統連接示意圖；
[0014]圖2是本實用新型中雙壁鉆桿的示意圖；
[0015]圖3是本實用新型中頂驅適配裝置的示意圖；
[0016]圖4是本實用新型中導流加壓活塞的俯視圖；
[0017]圖5是本實用新型中導流加壓活塞的A-A截面剖視圖；
[0018]圖6是本實用新型中導流加壓活塞的B-B截面剖視圖；
[0019]圖7是本實用新型中液力變徑穩定器的示意圖。
[0020]圖中1.水龍帶，2.頂驅，3.輔栗，4.頂驅適配裝置，5.泥漿罐，6.鉆井栗，7.導流加壓活塞，8.雙壁鉆桿接箍，9.雙壁鉆桿，10.防噴器組，11.套管，12.地層，13.液動工具，14.常規鉆具，15.鉆頭，16.上部環空B，17.下部環空C，40.內筒A，41.殼體A, 42.旁通口，43.孔道B，44.密封圈A，45.軸承A，46.孔道C，70.孔道D，71.殼體B，72.內筒B，73.皮碗，74.密封圈B，75.軸承B，76.孔道E，77.孔道F，90.外鉆桿，91.內鉆桿，92.環隙A，93.插入密封，94.懸掛器，95.孔道A，130.孔道G，131.活塞支撐頭，132.孔道H，133.密封插頭。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述:
[0022]參照附圖1，一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統自下而上依次包括鉆頭15、常規鉆具14、液動工具13、雙壁鉆桿9、雙壁鉆桿接箍8、導流加壓活塞7、防噴器組10、頂驅適配裝置4和頂驅2，以及配套的泥漿罐6、鉆井栗6、輔栗3、水龍帶I。
[0023]參照附圖2，雙壁鉆桿9由內鉆桿91和外鉆桿90組成，內鉆桿91和外鉆桿90之間構成環隙A92，內鉆桿內部的孔道A95為軸向通孔;外鉆桿90上下加工有螺紋，外鉆桿90之間通過螺紋上下連接，內鉆桿91之間采用插入密封93結構實現環隙A92與孔道A95之間流體密封隔絕。雙壁鉆桿9的內鉆桿91上部安裝懸掛器94，懸掛器94放置在外鉆桿90的母扣內孔臺階位置，起到懸掛、扶正和限位內鉆桿91的作用，同時具有過流的作用。
[0024]參照附圖3，頂驅適配裝置4安裝在雙壁鉆桿9以及頂驅2之間，由內筒A40和殼體A41組成，內筒A40與殼體A41構成旋轉配合；內筒A40與殼體A41之間安裝軸承A45和密封圈A44實現內筒A40與殼體A41的相對轉動，頂驅2固定連接內筒A40 ；頂驅適配裝置4的內筒A40加工孔道B43和孔道C46，頂驅適配裝置4的殼體A41上加工有旁通口 42，孔道B43將旁通口 42以及雙壁鉆桿9環隙A92連通，孔道C46為軸向通孔分別與頂驅2內流體通道和下部雙壁鉆桿9的孔道A95連通。
[0025]參照附圖4/5/6，導流加壓活塞7連接在雙壁鉆桿9之間并下入井眼中，將井眼與雙壁鉆桿之間的環空分割為上部環空B16和下部環空C17;導流加壓活塞7由內筒B72和殼體B71組成，內筒B72與殼體B71構成旋轉配合；內筒B72與殼體B71利用兩者之間的軸承B75和密封B74實現相對轉動，殼體B71上安裝皮碗73將殼體B71與井眼之間軸向密封;導流加壓活塞7的內筒B72與殼體B71上加工有孔道D70、孔道E76和孔道F77，孔道D70將上部環空B16與導流加壓活塞7下部雙壁鉆桿的孔道A95連通，孔道E76將下部環空C17與導流加壓活塞7上部雙壁鉆桿的孔道A95連通，孔道F77將導流加壓活塞7上部和下部的雙壁鉆桿環隙A92連通;液動工具13連接在雙壁鉆桿最下端，形成一條從頂驅適配裝置4的旁通口 42、雙壁鉆桿環隙A92、導流加壓活塞7的孔道F77、雙壁鉆桿環隙A92到下部液動工具13的液壓控制通道。孔道D70內加工一個節流噴嘴。
[0026]參照附圖7，液動工具13為液力變徑穩定器，液力變徑穩定器安裝在雙壁鉆桿9底部，其下部連接常規鉆具14;液力變徑穩定器內部加工有孔道G130和孔道H132，外緣加工有活塞式支撐頭131;孔道H132為軸向通孔，將雙壁鉆桿9的孔道A95和下部常規鉆具14的流道連通;孔道G131分別與環隙A92和活塞式支撐頭131的內端面連通，形成一條從頂驅適配裝置4的旁通口 42至液力變徑穩定器13活塞式支撐頭內端面的液壓控制通道。
[0027]—種基于雙壁鉆桿鉆井系統的使用方法如下:
[0028]采用的鉆具組合為:鉆頭15+常規鉆具14+變徑穩定器13+雙壁鉆桿9+導流加壓活塞7+雙壁鉆桿9+頂驅適配裝置4+頂驅2;
[0029]鉆井過程中(防噴器10關閉)，如圖1中箭頭所示，鉆井栗6從泥漿罐5吸入鉆井液，排出鉆井液依次進入上部環空B16、孔道D70(內部安裝節流噴嘴)、導流加壓活塞7下部雙壁鉆桿的孔道A95、常規鉆具14、鉆頭15，從鉆頭返出并攜帶巖肩依次經過下部環空C17、孔道E76、導流加壓活塞7上部雙壁鉆桿的孔道A95、孔道C46、頂驅2，最后經過水龍帶I返回振動篩和泥漿罐5;孔道D70內安裝一個節流噴嘴，上部環空B16和下部環空C17的壓差推動導流加壓活塞7帶動雙壁鉆桿向下運動產生作用到鉆頭15上的附加鉆壓。
[0030]輔栗3排出流體依次經過頂驅適配裝置4的旁通口42、孔道B43、雙壁鉆桿9環隙A92、孔道F77、雙壁鉆桿9環隙A92后與液力變徑穩定器13活塞支撐頭的內端面連通，通過輔栗的壓力調節控制活塞支撐頭伸縮。
[0031]當然，從頂驅適配裝置4的旁通口至下部液動鉆具的液壓控制通道可以用于除變徑穩定器外其它液動工具，利用專用的液壓通道實現工具的連續和實時控制。
【主權項】
1.一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統，包括鉆頭(15)、常規鉆具(14)、液動工具(I3)、雙壁鉆桿(9)、導流加壓活塞(7)、防噴器組(10)、頂驅適配裝置(4)、頂驅(2)和泥漿罐(5)、鉆井栗(6)，其特征在于:所述雙壁鉆桿(9)由內鉆桿(91)和外鉆桿(90)組成，內鉆桿(91)和外鉆桿(90)之間構成環隙A(92)，環隙A(92)內設置懸掛器(94)，內鉆桿內部的孔道A(95)為軸向通孔;所述頂驅適配裝置(4)安裝在雙壁鉆桿(9)以及頂驅(2)之間，由內筒A(40)和殼體A(41)組成，內筒A(40)與殼體A(41)構成旋轉密封配合，頂驅適配裝置(4)的內筒A(40)加工旁通孔道B(43)和軸向孔道C(46)，頂驅適配裝置(4)的殼體A(41)上加工有旁通口(42)，旁通孔道B(43)將旁通口(42)以及雙壁鉆桿(9)環隙A(92)連通，軸向孔道C(46)分別與頂驅(2)內流體通道和下部雙壁鉆桿(9)的孔道A(95)連通;所述頂驅(2)與頂驅適配裝置(4)的內筒A(40)連接;所述導流加壓活塞(7)連接在雙壁鉆桿(9)之間，導流加壓活塞(7)由內筒B(72)和殼體B(71)組成，內筒B(72)與殼體B(71)構成旋轉配合，殼體B(71)上安裝皮碗(73)將殼體B(71)與井眼之間軸向密封，并將井眼與雙壁鉆桿之間的環空分割為上部環空B(16)和下部環空C(17)，導流加壓活塞(7)的內筒B(72)與殼體B(71)上加工有孔道D(70)、孔道E(76)和孔道F(77)，孔道D(70)將上部環空B(16)與導流加壓活塞(7)下部雙壁鉆桿的孔道A(95)連通，孔道E(76)將下部環空C(17)與導流加壓活塞(7)上部雙壁鉆桿的孔道A(95)連通，孔道F(77)將導流加壓活塞(7)上部和下部的雙壁鉆桿環隙A(92)連通;所述的液動工具(13)為液力變徑穩定器，連接在雙壁鉆桿最下端，液力變徑穩定器內部加工有孔道G(130)和孔道H(132)，外緣加工有活塞式支撐頭(131)，孔道H(132)為軸向通孔，將雙壁鉆桿(9)的孔道A(95)和下部常規鉆具(14)的流道連通，孔道G(130)分別與環隙A(92)和活塞式支撐頭(131)的內端面連通，形成一條從頂驅適配裝置(4)的旁通口(42)至液力變徑穩定器(13)活塞式支撐頭內端面的液壓控制通道;常規鉆具(14)和鉆頭(15)依次安裝在液動工具(13)下部。2.根據權利要求1所述的一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統，其特征在于:所述孔道D(70)內設有節流噴嘴，所述的液動工具(13)通過密封插頭(133)與雙壁鉆桿(9)的內鉆桿(91)插接密封配合。3.根據權利要求1或2所述的一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統，其特征在于:所述頂驅適配裝置(4)的內筒A(40)與殼體A(41)之間安裝軸承A(45)和密封圈A(44)。4.根據權利要求1或2所述的一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統，其特征在于:所述導流加壓活塞(7)內筒B(72)和殼體B(71)之間安裝軸承B(75)和密封圈B(74)。5.根據權利要求1或2所述的一種基于雙壁鉆桿的鉆井系統，其特征在于:所述外鉆桿(90)上下加工有螺紋，外鉆桿(90)之間通過螺紋上下連接，內鉆桿(91)之間采用插入密封(93)結構實現環隙A(92)與孔道A(95)之間流體密封隔絕。
【文檔編號】E21B21/00GK205503007SQ201620090477
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】朱煥剛, 曹強, 宋榮榮, 李建成, 趙緒龍, 苗智瑜, 孫宇, 趙鵬, 趙亞坤, 許強, 鄧霖
【申請人】中石化石油工程技術服務有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院