[实用新型]用于钻井工程的防斜打直组合钻具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻井用钻具，尤其涉及一种用于钻井工程的防斜打直组合钻具。

背景技术

在石油钻井过程中，由于地层倾角的存在，当钻头钻至地层岩性变化的界面时，出现了在水平面上的岩性差异，钻头在径向上就会产生水平位移，也即是通常所说的形成了一个地层台阶。

高陡构造易斜地区是以地层倾角的存在为先决条件的，但它仅仅是导致井斜发生的诱因，地层岩性变化的频度以及地层岩性的变化差异大小才是影响井斜的主要原因。高陡构造的井斜曲线实质上是一条由众多微锯齿波构成的，该微锯齿波是由地层台阶处产生倾斜量和继续钻进过程中产生的矫正量连续形成的。

传统刚性满眼钻具对克服地层台阶有显著的效果，但是它也不能完全消除它，只能使地层台阶变小。由于常规的刚性满眼钻具结构不具钟摆力，钻过岩性界面后，只能保持稳斜钻进，因此，常规的刚性满眼钻具每过一次地层岩性软硬交替的界面，就会产生一个井斜增量，其整体趋势是井斜增量的累积增大。

传统钟摆钻具能提供钟摆力，它有一个降斜趋势，但它对克服地层台阶的能力较弱，当地层岩性变化的频度较高（地层岩性的间层厚度较小）时，地层台阶的存在成为了井斜的主导因素，井斜增量的累积为正。

如图3所示，图中表示井斜升降的两个微段内使用不同钻具所产生的井斜变化情况，O点表示参考原点，OA表示过首个地层软硬界面形成地层台阶的井段，BC表示过下个地层软硬界面形成地层台阶的井段。其中，曲线1为传统钟摆钻具钻井过程中所产生的井斜控制曲线；曲线2为传统刚性满眼钻具钻井过程中所产生的井斜控制曲线。由图3可以看出，在高陡构造易斜井段，传统钟摆钻具和传统刚性满眼钻具在钻井过程中产生的井斜增量总量都是累积增大的，所以最后始终会形成井斜较大的石油井，降低了所钻井的井身质量。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种钻井过程中产生的井斜增量极小的用于钻井工程的防斜打直组合钻具。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于钻井工程的防斜打直组合钻具，包括钻头、三棱钻铤、短钻铤和钻具稳定器，所述三棱钻铤为圆周均匀设置有三个直棱的钻铤，所述短钻铤为长度小于钻铤标准公称长度的圆柱形钻铤，所述三棱钻铤的第一端与所述钻头连接，所述三棱钻铤的第二端与所述短钻铤的第一端连接，所述短钻铤的第二端与所述钻具稳定器的第一端连接，所述三棱钻铤的第二端连接段直径小于其直棱部分的外接圆直径，所述短钻铤的整段直径相同，所述短钻铤的直径、所述三棱钻铤的第二端直径和所述钻具稳定器的第一端直径相同。

上述结构中，三棱钻铤、短钻铤和钻具稳定器均为公知产品，其中，三棱钻铤是已经获得授权的专利产品，该专利的专利号为“ZL200920078811.8”，这种钻铤能够有效克服地层台阶导致井眼倾斜的问题，其作用原理为：当钻至软硬地层界面时，三棱钻铤的底端形成了一个近钻头稳定器的作用支点，由于三棱钻铤具有大刚度及满眼的特性，其产生的撬杠作用使钻头获得很大的径向作用力（远远大于钟摆力）来切削下井壁，使其所形成的地层台阶变小；短钻铤就是普通的圆柱形钻铤，其中的“短”是相对钻铤标准公称长度而言，更准确地说，短钻铤的长度是在尽最大可能地获得钟摆力的前提下的长度；钻具稳定器也称扶正器，是一种中间直径大于两端直径的部件，用于在钻井过程中使钻具尽量位于井眼中心位置，由于存在该支点，在井斜存在的条件下，钻具稳定器的中段支点以下的钻具在重力分量的作用下，可使钻头始终有一个钟摆力。

优选地，所述三棱钻铤的直棱部分的外接圆直径和所述钻具稳定器的中段的外接圆直径相同且均小于所述钻头直径2mm。

为了增大三棱钻铤的耐磨性，所述三棱钻铤的外棱表面镶崁有硬质合金齿。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述组合钻具将三棱钻铤和钻具稳定器相结合，并通过接入短钻铤连接三棱钻铤和钻具稳定器，构成了单稳钟摆钻具组合，实现本组合钻具在具有刚性满眼钻具功效的同时还有钟摆钻具的功效，在钻井过程中起到了稳中有降的功能特性，实现对井斜的削波作用，显著减小井斜曲线的锯齿波，大大降低井斜的累积增量，并且大锯齿波也被削小，井斜的最大值会大幅度降低，同时可获得良好的井眼轨迹，对降低井下复杂情况和井下钻具事故、以及在后期的抽采作业或其它作业等方面，都具有很大的实用价值；由于本实用新型所述钻具组合钻出的井眼的井斜增率低，所以在满足同等井斜指标的条件下，能够解放钻压，提高钻井的机械钻速，达到降低钻井成本的目的。

附图说明