[实用新型]一种页岩气水平井用滚珠钻具

说明书

本实用新型公开了一种页岩气水平井用滚珠钻具，包括由若干钻杆本体连接构成的钻杆，钻杆本体两端分别设置有钻杆公接箍和钻杆母接箍，在每一个钻杆本体上设置有多个滚珠安装位，每一个滚珠安装位处设置有多排滚珠，每一排滚珠有至少10颗滚珠，每一排滚珠均沿钻杆本体轴向方向呈螺旋上升状；每一排中的滚珠直径有两个规格，分别为大直径滚珠和小直径滚珠，大直径滚珠与小直径滚珠相互交替设置，滚珠材料的硬度小于钻具本体材料的硬度；钻杆本体上具有多条螺旋上升的凸起，相邻凸起之间形成流道，多排滚珠分别设置在凸起上。本实用新型在使用的时候具有摩擦小、起下钻容易、使用安全的优点。

技术领域

本实用新型涉及页岩气开采设备技术领域，具体涉及一种页岩气水平井用滚珠钻具。

背景技术

页岩气是指从页岩层开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。全世界资源量储量约为456万亿m3，是常规天然气资源量的2倍。据专家估算，我国页岩气可采资源量约26万亿m3，主要分布在四川、鄂尔多斯、吐哈、塔里木和准噶尔等含油气盆地。我国的页岩气开发还处于初级阶段，目前的投资规模还不是很大。

据国土资源部预计，到2020年，国内页岩气年产量将达到150亿～300亿m3，2030年达到1100亿m3，届时页岩气将占到中国天然气总产量的25％。而页岩气主要面临着开采技术方面的难题，由于页岩气致密性较好，渗透率很低，与常规油气相同的井筒开采条件下页岩气产量非常低，为提高页岩气的产量，通常页岩气需要用水平井进行开采。水平井成本为直井的1.5～2.5倍,初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍；水平井与页岩层中天然裂缝及人工诱导裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大,更能使裂缝保持在储层目的段中。统计结果表明,水平段为200m或更长时,比直井钻遇裂缝的机会多几十倍,明显改善储层流体的流动状况,水平井技术的应用可以使无裂缝或少裂缝通道的页岩气藏得到有效的经济开发。

在实际的开采中，页岩气水平井、大位移井的钻井过程中，钻杆平躺在井眼下井壁；钻杆与井壁之间的摩擦为滑动摩擦，钻杆钻进过程中，会形成钻压传递不灵敏，波动大，送钻困难，钻速低；定向过程中由于钻压传递效率降低，造成摆定向工具面困难，需反复上下活动钻具；起下钻过程中钻具紧贴下井壁摩阻大，起下钻困难，易造成卡钻事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中钻杆与井壁之间易产生摩擦，导致钻压传递不灵敏，波动大，送钻困难，钻速低以及起下钻过程中钻具紧贴下井壁摩阻大，起下钻困难，易造成卡钻事故的缺点，提供一种页岩气水平井用滚珠钻具，该滚珠钻具在使用的时候具有摩擦小、起下钻容易、使用安全的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种页岩气水平井用滚珠钻具，包括由若干钻杆本体连接构成的钻杆，钻杆本体两端分别设置有钻杆公接箍和钻杆母接箍，在每一个钻杆本体上设置有多个滚珠安装位，每一个滚珠安装位处设置有多排滚珠，每一排滚珠有至少10颗滚珠，每一排滚珠均沿钻杆本体轴向方向呈螺旋上升状；每一排中的滚珠直径有两个规格，分别为大直径滚珠和小直径滚珠，大直径滚珠与小直径滚珠相互交替设置，滚珠材料的硬度小于钻具本体材料的硬度；钻杆本体上具有多条螺旋上升的凸起，相邻凸起之间形成流道，多排滚珠分别设置在凸起上。

进一步优化，滚珠安装位有四个，其中两个分别位于靠近钻杆公接箍和钻杆母接箍处，另外两个位于钻杆本体本体的加厚部位。

进一步优化，大直径滚珠高出凸起2-5mm，大直径滚珠与小直径滚珠的直径比为2:1.7-1.9。

其中，大直径滚珠高出凸起3mm，大直径滚珠与小直径滚珠的直径比为2:1.8。

其中，钻杆本体设置有安装槽，安装槽沿钻杆本体轴向方向螺旋上升，安装槽内安装有呈螺旋上升状的安装座，安装座安装后构成所述凸起，在安装座上设置有滚珠安装槽，滚珠安装槽侧壁设置有与大直径滚珠表面贴合的弧形面，大直径滚珠和小直径滚珠安装在滚珠安装槽内。