[发明专利]一种柔性铰接式螺杆钻具

说明书

本发明公开了一种柔性铰接式螺杆钻具，包括万向轴总成，所述万向轴总成包括第一万向轴、套设于第一万向轴外的第一轴弯壳体，第一万向轴与第一轴弯壳体组成一个具有固定弯点的结构，还包括连接于第一万向轴上方的第二万向轴、连接于第一轴弯壳体上方的第二轴弯壳体，所述第二轴弯壳体将第二万向轴套设于内,所述第二万向轴、第二轴弯壳体组成一个具有活动弯点的结构，所述活动弯点的角度在螺杆钻具钻进或退出的过程中可调。本发明解决了现有技术存在的不能实现大幅提高造斜率又同时容易控制井眼轨迹的不足。

技术领域

本发明涉及石油地质勘探钻井技术领域，具体是一种柔性铰接式螺杆钻具。

背景技术

螺杆钻具是一种容积式井下动力钻具，它连接在钻柱上靠近钻头，当有压差的泥浆通过马达时，由于定、转子间的共轭关系，它们之间形成多个密封腔，从而推动转子做行星运动，将泥浆的水利能转换为机械能量，螺杆钻具就带动钻头旋转破岩钻井。不仅如此，通过设置螺杆钻具万向轴壳体的弯度还可以实现定向钻井，早期的定向井、水平井都是用此方法完成的。

另一方面，随着油田的不断开采，油田的产油量不断下降，在采油后期就需要采用侧钻水平井以提高采收率，由于常规螺杆钻具的造斜率不高(最高约为30°/30m)，所以需采用传统的侧钻方式，成本极高，若采用短半径侧钻可以极大的节约钻井费用。

导向螺杆钻具即是用来造斜的钻具，为了钻出一定斜度和方位的井眼，控制井眼的轨迹，导向螺杆钻具带有一定的弯度，导向螺杆钻具的万向轴壳体设计为弯壳体，一般为0～3°的弯度，来达到一定的造斜率要求；导向螺杆钻具又分为单弯螺杆钻具和可调弯螺杆钻具，单弯螺杆钻具的结构弯角是固定的，不同井段的曲率半径变化较大时，需更换螺杆钻具，达到不同的造斜率要求；可调弯螺杆钻具则是可在钻井平台上随意调整螺杆钻具的弯角，从而获得满意的造斜率，调整角度越大，曲率半径越小，造斜率则越大，对石油的采收率则更好，但是目前可调弯螺杆钻具的调整角度为0～3°。但是对于一些造斜率要求较高的短半径井眼轨迹单弯螺杆钻具显然不能解决问题。通过理论分析，同向双弯螺杆钻具较之单弯螺杆钻具有明显的造斜率优势。但是使用同向双弯螺杆钻具时钻头偏移井眼轴向距离较远，这就可能导致不能正常下钻。

为了提高造斜率，目前常用的办法是：1、在钻具上部添加弯接头；2、使用大弯度螺杆钻具；3、在近钻头处增加偏心垫块。但是这几种方法的局限性在于：1、与常规螺杆钻具相比不能明显的提高造斜率；2、工具面不易控制，井眼轨迹不易控制。于是，如果明显提高造斜率同时又兼顾控制井眼轨迹成为一个非常有价值的研究方向。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种柔性铰接式螺杆钻具，解决现有技术存在的不能实现大幅提高造斜率又同时容易控制井眼轨迹的不足。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种柔性铰接式螺杆钻具，包括万向轴总成，所述万向轴总成包括第一万向轴、套设于第一万向轴外的第一轴弯壳体，第一万向轴与第一轴弯壳体组成一个具有固定弯点的结构，还包括连接于第一万向轴上方的第二万向轴、连接于第一轴弯壳体上方的第二轴弯壳体，所述第二轴弯壳体将第二万向轴套设于内,所述第二万向轴、第二轴弯壳体组成一个具有活动弯点的结构，所述活动弯点的角度在螺杆钻具钻进或退出的过程中可调。

本技术方案中，由于具有活动弯点的结构，同时所述活动弯点的角度在螺杆钻具钻进或退出的过程中可调，具体使用时，可设置为螺杆钻具的钻头在入井时活动弯点的角度为0°或其它较小的角度，螺杆钻具的钻头接触到达目的层后受力，产生钻压，活动弯点形成，此时螺杆钻具上就有固定弯点、活动弯点两个弯点，这样就可以大幅度提高螺杆钻具的造斜能力，而且，由于入井时活动弯点的角度为0°或较小，所以能同时实现短半径井眼轨迹的控制，工具面容易控制，井眼轨迹容易控制。

作为一种优选的技术方案，所述固定弯点、活动弯点弯曲方向一致，所述活动弯点在螺杆钻具的钻头接触井底或是斜向器时形成。