[发明专利]一种超深井大位移井用高性能钻具保护器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于泥浆介质深井超深井，具有剧烈振动、高摩阻，易发生钻具失效的钻铤和下部钻杆以及大位移井的斜井段和水平段的超深井大位移井用高性能钻具保护器。

背景技术

深井超深井钻井技术的发展以现代钻井技术为基础，面临的主要技术难点有：高温高压，多压力系统、山前构造、难钻地层等。我国深井超深井起步晚，但近年来发展迅速，已形成一条以自主研发为主与有选择的吸收国外先进技术相结合的道路，经过多年的努力，国际市场竞争力得到了逐步提高。但随着西部油田的开发，深井和超深井钻柱的失效次数仍居高不下。经过分析研究发现，疲劳是钻柱的主要失效形式，约占总失效数的70％，而直接促使失效的原因主要是机械振动和腐蚀。

大位移井技术是随着测量技术、地质导向钻井技术、闭环钻井技术的发展，已基本成为开发滩海和海上油气资源的最重要手段。目前，国外已经钻成了水平位移超万米的大位移井，而国内依靠自身力量只能完成水平位移约4000m的大位移井，管柱的摩阻扭矩问题是影响大位移井技术的核心问题之一，它决定水平位移的最大延伸。在现场实践中，由于管柱的摩阻扭矩太大，可能出现以下情况：钻具起不上来或发生断钻具事故；套管柱组合不能下入合适的层位，不能顺利实现完井。

有效降低钻柱摩阻扭矩，是确保深井、超深井以及大位移井钻井成功的关键。因此，设计了一种超深井大位移井用高性能钻具保护器，该工具立足材料力学、冲击力学和流体动力学，通过合理设计，可以有效吸收钻具横向冲击和振动，减小扭转阻力；同时有效利用水力能量扶正居中钻具，避免键槽卡钻和沉屑卡钻，大幅缓解套管内偏磨。

发明内容

本发明的目的是：为了提供一种具有强润滑、扶正、减摩降阻、缓解套管偏磨、预防键槽卡钻保护接头，特别提出一种超深井大位移井用高性能钻具保护器。

为了达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种超深井大位移井用高性能钻具保护器，是由上接头本体1、自润滑密封圈组2、套筒3、减振橡胶套4、滚动轴承5、接箍外壳6、下接头本体7组成。其结构特征是：接箍外壳6安装在扶正器接头本体1、7处，其外表面开有介质流道11和楔形压力槽10，间隔均布于接箍外壳6上；其内部装有一对滚动轴承5，滚动轴承5直接过盈地安装于上、下接头本体1和7上，或者在接箍外壳6的内表面滚动轴承5安装部位上吹塑或组装一层减振橡胶套4，其与滚动轴承5等宽或稍短，厚度5~8mm；滚动轴承5、套筒3和自润滑密封圈组2分别对称的安装在接箍外壳6两端的内表面，由接箍外壳6内轴肩定位；自润滑密封圈组2与接头本体接触，两个滚动轴承5之间形成的中部填充腔8以及轴承和接头本体之间的顶部填充腔9内填充石墨。自润滑密封圈组2置于接头本体与接箍外壳6处，各组有2~3层自润滑密封石墨圈组成，滚动轴承5和自润滑密封圈组2之间有套筒3定位。在楔形压力槽10和介质流道11之间的脊上浇注或轧制一层摩擦系数较低、防磨效果较好和侧向承载能力较高的硬质合金，其硬质合金是钨钴类、钨钛钴类、钨钛钴钽类的一种。

本发明具有的有益效果是：(1)本发明结构简单，能够有效利用流体动力，楔形压力槽使与井壁接触的接箍外壳部位环空面积变化，在楔形槽中部流体压力升高，推动钻具向井眼中心移动。该结构增强了钻具与井壁接触部位的润滑效果，可有效减小摩擦和预防套管偏磨；(2)具有减振吸振的作用，能够减缓钻具与井壁的碰撞，提高下部钻具结构安全性和钻进能力；(3)具有自润滑和密封作用；(4)工具表面浇注或轧制摩擦系数小的硬质合金可以有效减小对套管的磨损，减少了钻柱传递的扭矩损失。

附图说明

图1是本发明一种超深井大位移井用高性能钻具保护器的结构示意图。

图2是本发明一种超深井大位移井用高性能钻具保护器另一种结构示意图。

图3是本发明一种超深井大位移井用高性能钻具保护器接箍外壳介质流道和楔形压力槽流道结构示意图。

图中：1.上接头本体，2.自润滑密封圈组，3.套筒，4.减振橡胶套，5.滚动轴承，6.接箍外壳，7.下接头本体，8.中部石墨填充腔，9.端部石墨填充腔，10.楔形压力槽，11.介质流道。

具体实施方式