[发明专利]一种刚柔变形防斜打快钻具组合

说明书

本发明提供一种刚柔变形防斜打快钻具组合，包括自下而上依次连接的钻头、柔性钻具、扶正器和重钻铤。本发明涉及的刚柔变形防斜快打钻具组合，结构简单、经济有效，能够实现钻压增加的同时有利于提高机械钻速和有效控制井斜确保井眼质量的双重目的。

技术领域

本发明涉及油气钻井工程技术领域，具体涉及一种刚柔变形防斜打快钻具组合。

背景技术

高陡构造带由于地层倾角大，自然造斜能力强，井眼容易发生倾斜从而严重影响井眼质量以及钻井时效。对于高陡构造地层，自动垂直钻井工具适应性较好，但是由于其结构复杂、制造成本高，工具现场使用费用昂贵；另外随着井深的增加，井眼尺寸变小、井下温度压力升高，小井眼以及高温高压条件下，垂钻工具的适用性受到限制。现场目前常用钟摆钻具进行防斜纠斜作业，其原理是钟摆钻具组合在钻头处产生一个降低井斜的作用力，利用该降斜力实现井斜的不断降低，但是钻具组合的变形又会使得钻头产生一个增井斜的钻头转角，而且钻压越大，转角越大，限制了钟摆钻具只能施加小钻压进行轻压吊打，严重影响了钻井速度。实践表明，钻头转角对于井斜的影响较大，因此，探索一种经济有效的防斜打快钻具组合，使得钻头的转角在大钻压条件下钻具组合发生变形时形成降井斜方向的钻头转角，对于实现高效防斜、纠斜、打快的作业目标具有重要的意义。

公开号为CN101260783的发明，创造中公开了一种预弯曲动力学防斜打快钻井方法，其特征在于采用带预弯曲结构的钻具组合，以地面驱动的方式，利用其预置变形引导钻具组合以有序的涡动方式，使钻头上的动态侧向力具有远大于常规钟摆钻具组合的降斜力特征，并消除了常规钟摆钻具组合所具有的钻头增斜转角，实现防斜打快目的。该发明专利规避了钻头转角对井斜控制的不利影响，但是没有充分利用钻头转角对井斜控制的有利效果。

公开号为CN106703695A的发明创造中公开了一种大钻压防斜纠斜钻具组合，钻头、下部粗钻具、下部细钻铤、扶正器、上部细钻铤、上部粗钻铤依次连接，通过钻具组合结构给钻头施加大的钟摆力以及促使钻头正切削面转向降斜方向来实现防斜打快。但是钻具组合中上部细钻铤、下部细钻铤的加入会使钻具组合变形复杂，导致钻头转角不易控制而影响井斜控制效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、经济有效的防斜打快钻具组合，在钻具组合受力发生变形后，钻头处产生朝向降井斜方向的钻头转角，使得钻具组合朝向钻头轴线方向钻进从而使井斜角不断降低。并且，随着钻压的增大，钻具组合变形后钻头偏转角度逐渐增大，钻具组合的防斜效果也逐渐增强，实现钻压增加的同时有利于提高机械钻速和有效控制井斜确保井眼质量的双重目的。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种刚柔变形防斜打快钻具组合，包括自下而上依次连接的钻头、柔性钻具、扶正器和重钻铤。

根据本发明的刚柔变形防斜打快钻具组合，在一定井斜角条件下，上部重钻铤由于受重力作用使该段钻铤躺在下井壁上，重钻铤与柔性钻具间的扶正器起到支点作用，钻头到扶正器间的柔性钻具自身重力小，受到上部重钻铤和扶正器的联合作用，克服自身重力而产生下弓变形，在进一步施加轴向钻压的作用下，柔性钻具下弓变形更大，柔性钻具的变形带动钻头产生指向降井斜方向的钻头转角，在钻头旋转破岩钻进条件下，钻具组合朝钻头轴线方向钻进，使得井眼的井斜角不断降低，从而起到防斜纠斜的作用，同时钻压的增大使得钻头转角更大，对应的降斜能力越强，钻具组合可以起到防斜与打快的双重目标。并且本发明的钻具组合，相比现有技术，结构更加简单，易于生产、维修就使用，制作成本和生产成本低，性能稳定，使用过程中不会为钻井作业带来其他方面的风险。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的刚柔变形防斜打快钻具组合，在一个优选的实施方式中，柔性钻具的长度为5-8m。