[发明专利]一种激光-机械螺杆钻具组合

说明书

本发明属于钻井领域，尤其涉及一种激光‑机械螺杆钻具组合，主要包括光纤总成、连续油管、上连接室、上连接杆、轴承室、轴承组、连接器、上柔性杆、螺杆室、螺杆、下柔性杆、下连接杆、下连接室、光学整形室、推力轴承和钻头。流体经连续油管、上柔性杆进入螺杆室，驱动螺杆室绕螺杆作行星运动，带动轴承室与钻头旋转，实现机械破岩功能，最后经钻头流出装置。激光经光纤总成传输至光学整形室，经整形后从钻头中射出，作用在钻进面上，实现激光‑机械联合破岩功能。该激光‑机械螺杆钻具组合实现了激光破岩技术与螺杆钻具的结合，拓宽了激光‑机械联合破岩技术的应用范围，降低了钻井成本，提高了钻井效率。

技术领域

本发明涉及钻井领域，尤其涉及一种激光-机械螺杆钻具组合。

背景技术

随着国民经济的不断发展，对油气资源的需求不断增加，由于如今中、浅层的油气资源已经得到了较为充分的开发，开发深层油气资源因此成为了一个必然的趋势。在开采深层油气资源的过程中，由于深层岩石具有密度大、岩性致密、硬度高、研磨性强的特点，传统的旋转机械破岩方式出现了打得慢、打不动、钻具损耗严重、破岩周期长等诸多问题。且随着钻井深度的不断加深，钻杆的长度也不断延伸，若仍然采用传统的转盘式驱动，就意为着要驱动更长的钻杆与钻头一起旋转，增加了钻井过程中的不确定性，降低了钻井的效率。以上存在的这些问题，增加了开采成本，极大地阻碍了开发利用深层油气资源的步伐。油气资源开采领域迫切需要新的高效破岩技术。

激光-机械联合破岩技术是采用高能激光对井底岩石照射，释放其内应力，使岩石产生局部微裂纹及表面气化现象，提高可钻性之后，再采用机械钻头钻进的一种能实现高效破岩的前沿技术。相较于传统的机械破岩技术，激光-机械联合破岩技术具有钻速显著提高、可钻坚硬岩石、改善井壁环境的作用。

螺杆钻具自上世纪50年代中期提出以来，由于其独特的工作机理与结构，已经在石油钻井和修井方面取得了广泛的应用，相较于其它钻井方式，其特别适用于定向井、大斜度井、大位移井等特殊性能井的构建。

将激光-机械联合破岩技术与螺杆钻具结合起来，有利于利用成熟的螺杆钻具技术拓展激光-机械破岩技术的应用范围。

发明内容

为了拓展激光-机械破岩技术的应用范围，提出一种激光-机械螺杆钻具组合。通过在螺杆内部开设光路与布置连续油管的方式，使一套激光-机械螺杆钻具组合既能实现机械钻进，又能实现将激光传输到钻头上实现激光-机械联合钻进的目的。同时能够保护光纤、光学镜组等光学元件不受损伤，保证激光-机械联合破岩进程的持续进行，降低设备的维护成本。

本发明采用的技术方案是：

一种激光-机械螺杆钻具组合，其特征在于：该装置主要由光纤总成、连续油管、上连接室、上连接杆、轴承室、轴承组、单向阀、连接器、上柔性杆、螺杆室、螺杆、下柔性杆、下连接杆、下连接室、光学整形室、推力轴承和钻头组成。

所述光纤总成由光纤、保护鞘、扶正装置与外管组成，其中光纤与保护鞘之间充满液体，起到缓冲、减震作用；扶正装置能保证光纤始终处于光纤总成中间位置；保护鞘与外管可采用不锈钢管制作。

所述上连接杆上部设有连接螺纹，与上连接室底部的螺纹配合；内部中空，能够容纳连续油管的放置；底部侧面设有一对流体出口，并设有单向阀，能控制装置内流体的流向；底部设有内螺纹，与上柔性杆的顶部配合。

所述上柔性杆上部设有连接螺纹，与上连接杆底部配合，内部中空，能够容纳光纤总成的放置；底部设有内螺纹，与螺杆上部的螺纹配合；上柔性杆的中心线与激光-机械螺杆钻具组合的中心线有一偏心距，能保证螺杆室绕螺杆作行星运动。

所述螺杆上部设有连接螺纹，与上柔性杆底部配合；其上的传动螺纹头数比螺杆室内的传动螺纹头数少1，保证螺杆室能绕螺杆作行星运动；底部设有内螺纹，与下柔性杆上部的螺纹配合；内部中空，能够容纳光纤总成的放置。