[发明专利]用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具

说明书

本发明涉及一种用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，所述井下钻具包括如下部件：依次串联的井下动力钻具、柔性管、钻铤、导向短节和钻头，所述井下动力钻具被配置为向所述钻头提供扭矩，所述柔性管被配置为将所述井下动力钻具产生的扭矩传递给所述钻头，所述钻铤被配置为向所述井下钻具提供钻压，所述导向短节上设置有单独操作且可调控的导向模块，所述导向模块被配置为在所述钻头上形成侧向力，以便进行造斜或保持现有的井眼轨迹。本发明用动力钻具搭配柔性管的造斜技术，能够在较浅地层实现造斜、构造水平井。

技术领域

本发明涉及一种用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，属于海上钻井技术领域。

背景技术

随着深水油气钻探开发的水深不断增加，目前采用普通深水海洋钻井的方式，在钻井成本、钻井效率、技术难度和安全性等方面都产生了一些问题。为此，学者们提出了一种将高度自动化、模块化的深水钻井系统安置于海底泥线处，即海底钻机的概念。使用海底钻机开采深水浅层油气藏，往往需要构造水平井最大程度的裸露产层，提高开采效率，这就带来浅层造斜的技术挑战，现有的水平井钻井工具，由于其刚性大、柔性差，从垂直段到水平产层段，往往需要几百米的造斜段，才能形成水平段，另外，现有的造斜技术需要下入造斜工具等至少两趟钻的操作，工艺复杂，海底操作难度较大。另外，为了提高钻井速度，连续管钻井技术由于其高效的建井速度，成为一种较好的选择，但连续管由于其自身特点无法为井下钻具提供扭矩，造成在钻进过程中钻井液携岩性及井眼清洁性较差，容易粘卡和污染产层。

发明内容

本发明提供一种用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，该钻具组合能够实现浅层造斜，解决粘卡、提高钻井液携砂性及清洁性，提升浅层水平井建井效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，所述井下钻具包括如下部件：

依次串联的井下动力钻具、柔性管、钻铤、导向短节和钻头，所述井下动力钻具被配置为向所述钻头提供扭矩，所述柔性管被配置为将所述井下动力钻具产生的扭矩传递给所述钻头，所述钻铤被配置为向所述井下钻具提供钻压，所述导向短节上设置有单独操作且可调控的导向模块，所述导向模块被配置为在所述钻头上形成侧向力，以便进行造斜或保持现有的井眼轨迹。

所述的用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，优选地，所述柔性管包括若干沿其长度方向依次串联的铰接结构，用于改变所述柔性管的角度和传递轴向力。

所述的用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，优选地，所述铰接结构包括：沿所述柔性管长度方向依次串联的球座，所述球座上设置有容纳球头的凹槽，所述球座和所述球头共同组成所述铰接结构，用于改变所述柔性管的角度和传递轴向力。

所述的用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，优选地，所述柔性管还包括密封件，设置于所述球座和所述球头之间，用于密封以阻挡所述柔性管内部的钻井液与环形空腔中的钻井液连通。

所述的用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，优选地，所述柔性管还包括传递销和传递槽，所述传递槽设置于所述球座上，所述球头通过所述传递销限位于传递槽中，用于传递扭矩。

所述的用于海底钻机的柔性管钻井井下钻具，优选地，所述井下钻具还包括信号发生器和测斜短节，所述信号发生器和所述测斜短节位于所述钻铤与所述导向短节之间，所述钻铤、所述测斜短节、所述信号发生器以及所述导向短节依次串联连接；

所述信号发生器上设置有井下计算机，所述井下计算机被配置为向所述导向短节发出控制信号，以实现地面与地下的实时双向通信联系；所述测斜短节上设置有传感器，所述传感器被配置为监测当前的井眼轨迹，并将相关数据传输给所述信号发生器，通过所述井下计算机分析当前井眼轨迹与设计井眼轨迹的偏差，向所述导向短节发出控制信号。