[发明专利]一种气体钻井减阻减振防断扶正接箍

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体钻井减阻减振防断扶正接箍，特别适合于具有强振动、高摩擦阻力、冲蚀、易发生失效的气体钻井中。

背景技术

气体钻井以其可大幅提高机械钻速和有效发现及保护油气层等优点而获得快速发展。其典型技术特征为：钻遇储层时保持循环介质(气体或气基流体)的井底压力低于储层压力，实现可控的边喷边钻，或(和)通过使用较低密度的气基循环介质，减少对井底岩石的压持，从而获得较高机械钻速。

气体钻井最初探索于上个世纪50年代，受配套技术与装备的限制，该技术一度被搁置，直至上世纪90年代，气体钻井技术才真正开始起步和发展，尽管其发展时间短，但已成为发现与保护油气层、大幅提高机械钻速和治理恶性井漏等问题的最有效方法之一。同样，由于发展时间短，也暴露了许多丞需解决的技术问题，如：钻具失效、地层出水、井壁垮塌、井斜不易控制等问题，其中断钻具问题较为突出，在几年前的气体钻井尝试中即发生了断钻具问题，但并为引起重视，至2006年中后期，国内几家主要的气体钻井施工队伍根据实际数据的统计，一致的认为断钻具问题已经成为制约气体钻井应用的重大技术难题之一，由于气体钻井规模应用时间短(专家学者将我国气体钻井初步规模应用界定为自2005年底始)，问题来的突然，工程界和学术界尚来不及弄清其发生机理，还无从提出可行的应对方案。

在这种背景下，我们围绕近年来气体钻井实践中暴露的井斜失控和断钻具问题，以在泥浆钻井钻柱系统动力学方面的研究积累为基础，根据气体钻井钻柱振动边界的特点，结合气体钻井钻柱与井壁碰撞机理、摩擦机理及钻头与岩石互作用的实验研究，建立气体钻井钻柱系统动力学模型，开发了仿真计算与分析软件，并结合实钻资料统计分析，开展了大量的研究工作，通过前期研究发现，气体钻井钻具失效的主要原因是大幅振动、气蚀和腐蚀。并特别发现气蚀是客观存在的且很难减轻，腐蚀是较轻微的，但是在高频高应力振动的激励下，腐蚀和气蚀的作用会放大；三者的耦合作用导致了钻具的异常时效。

因此减振减阻成了气体钻井防断的核心，成了防断最为切实可行的措施之一。气体钻井中由于干摩擦干碰撞导致扭转振动和横向剧烈，通过扭转振动和横振的激励，原本相对平缓的轴向震动也较为剧烈，井眼扩大严重致使钻杆弯曲变形大，这都使钻具特别是与井壁接触处产生高应力，国外学者研究表明高应力可以加剧腐蚀和气蚀的作用效果。我们在气体钻井钻柱振动力学研究的基础上，提出了“除进行钻井参数优化外，还应设计和使用减阻减振防断扶正接箍”。在这个背景下，我们设计了针对气体钻井钻杆失效、加重钻杆失效、钻铤失效的减阻减振防断扶正接箍。本次申请即是针对气体钻杆失效和加重钻杆失效而形成的减阻减振防断扶正接箍。该减震工具可以大幅降低摩擦扭矩和轴向摩擦阻力，并且特殊设计的减振装置可以有效吸震，从而可以有效防止气体钻井钻具失效。

发明内容

本发明的目的是：针对气体钻井钻具失效问题解决方案的不足，提供一种气体钻井减阻减振防断扶正接箍，能有效防止降低摩擦阻力和摩擦扭矩并能有效吸震，有效延缓气体钻井井下钻具的失效，提高钻具的安全性，提高钻具的利用率和使用寿命。