[实用新型]控制随钻扩眼钻压分配关系的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井设备领域，特别涉及一种控制随钻扩眼钻压分配关系的装置以及控制随钻扩眼钻压分配关系的方法。能够合理调整随钻扩眼过程中的钻压分配关系，提高扩眼作业的安全性和稳定性。

背景技术

在钻井技术的随钻扩眼过程中，钻压在领眼钻头和随钻扩眼器之间的分配关系是需要特别关注的参数之一，若钻压分配关系不合理，则极易造成领眼钻柱的粘滑或剧烈横向振动，钻具过早损坏，机械钻速随之降低。

钻压分配关系一般以领眼钻头和随钻扩眼器各自承担的钻压之比来表示，一般约定领眼钻头和随钻扩眼器的钻压分配比以字母f_w标识，则

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其中W_b为领眼钻头所承担钻压，W_r为随钻扩眼器所承担钻压。

通常地，f_w受领眼钻头和随钻扩眼器所破碎地层的截面积影响较大，因而估算时往往以随钻扩眼器与领眼钻头切除地层的横截面积比作为二者所受钻压之比。该法涉及因素单一，准确率不高，据此很难正确匹配设计随钻扩眼所需的领眼钻头和扩眼器。

现有技术有将井壁视为受内外压的厚壁筒，分析了领眼钻头与随钻扩眼器所切削地层的抗压强度差异，提出了表征上述差异的阶梯效应指数并将其引入钻压分配比的计算，但该法假设随钻扩眼器与领眼钻头切削岩石的功率相同，适应领域较窄。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有的钻具不能够合理调整随钻扩眼过程中的钻压分配关系，扩眼作业中存在较大的安全性和稳定性隐患；并且无有效的方法能够指导随钻扩眼器和领眼钻头的设计以保证钻压分配比介于合理的范围内。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种控制随钻扩眼钻压分配关系的装置及控制随钻扩眼钻压分配关系的方法，能够合理调整随钻扩眼过程中的钻压分配关系，指导随钻扩眼器和领眼钻头的设计过程，进而提高扩眼作业的安全性和稳定性。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种控制随钻扩眼钻压分配关系的装置，所述装置包括：随钻扩眼器、短钻铤和领眼钻头，所述随钻扩眼器与所述短钻铤的上端相连接，所述短钻铤的下端与所述领眼钻头相连接，所述随钻扩眼器上设置有至少一只扩眼刀具组件，所述领眼钻头的直径小于所述随钻扩眼器在所述扩眼刀具组件扩张状态下的外径。这样，领眼钻头切削的领眼洞径较小，随钻扩眼器在领眼钻头切削的领眼基础上继续切削，使得被随钻扩眼器再次切削的主井眼洞径扩大，有利于平衡钻具和被切削泥石的排出。

进一步地，所述扩眼刀具组件包括扩眼刀翼、刀翼切削齿和刀翼稳定段，所述扩眼刀翼可伸缩地设置在所述扩眼刀具组件上，所述刀翼切削齿和所述刀翼稳定段覆设在所述扩眼刀翼上；所述刀翼稳定段设置在所述扩眼刀具组件的中部，所述刀翼稳定段的两端均设置有所述刀翼切削齿。扩眼刀具组件整体地沿圆周方向设置在随钻扩眼器的杆件上，扩眼刀具组件能够可操作地扩张和收缩。其中扩眼刀翼的轮廓线较为尖锐，能够切削不同地质的岩土；刀翼切削齿为PDC切削齿，具有比现有的切削齿更大的前倾角度，因而其切削能力大大加强；刀翼稳定段覆设在扩眼刀具组件的中部，其由硬质合金制造，主要用于在切削扩眼过程中稳定扩眼刀翼、刀翼切削齿，提高整个钻具的稳定性能，该刀翼稳定段不具有切削能力。

进一步地，所述刀翼切削齿是前倾角为25°～30°的锥形切削齿。

进一步地，所述随钻扩眼器上设置有三只、四只或者六只所述扩眼刀具组件。优选为在随钻扩眼器上设置三只扩眼刀具组件，这样其扩张性能和对称稳定性能更好。