專利名稱：單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田鉆探技術(shù)領(lǐng)域，提供一種低成本的垂直井段防斜打快鉆具組合， 特別是一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合。
背景技術(shù)：
直井眼的防斜打直一直是困擾鉆井界的一個非常重要的難題。在漫長的鉆井實踐過程中，鉆井技術(shù)人員一直在探索一種有效的防斜打直技術(shù)。這些防斜打直技術(shù)包括鐘擺鉆具組合防斜打直技術(shù)、滿眼打直技術(shù)、偏重雙頭螺旋穩(wěn)定器防斜技術(shù)、偏心防斜技術(shù)、大鉆壓防斜技術(shù)。以上這些防斜打快技術(shù)，從某種意義上講都屬于被動防斜打直技術(shù)范疇。自九十年代以來，防斜打直技術(shù)又有了新的進展，出現(xiàn)了 VDS、SDD、VertiTrak, PowerV, Smart Drilling等新型主動性防斜打直技術(shù)，我國也在塔里木油田山前高陡構(gòu)造、中石化南方海相地層成功應(yīng)用了 VertiTrak、PowerV、Smart Drilling系統(tǒng)，并取得了很好的效果。但由于這些技術(shù)的成本較高，就成為這些技術(shù)在國內(nèi)普遍推廣應(yīng)用的主要障礙。一些高陡構(gòu)造的直井防斜打直鉆井過程中，目前較多使用的還是鐘擺打直技術(shù)。由于鐘擺法的缺點是難以釋放鉆壓，從而使得鉆井速度無法得到提高，使鉆井效益受到了嚴(yán)重限制。為此，大鉆壓防斜、偏心防斜打直技術(shù)等應(yīng)運而生。盡管這些方法(應(yīng)屬動力學(xué)防斜打直技術(shù)范疇)的發(fā)展思路十分正確，但是，由于理論方面的研究及計算方面的缺陷，使得這些技術(shù)在現(xiàn)場的應(yīng)用中并沒有取得很好的效果。可以說低成本的直井防斜問題仍然是一個亟待解決的難題。最為重要的是，氣體鉆井目前正得到迅速發(fā)展，而氣體鉆井直井易斜問題正是制約這種技術(shù)發(fā)展的瓶頸。由于氣體鉆井的復(fù)雜性，一些泥漿鉆井所用防斜方法不能適用于氣體鉆井，同時應(yīng)盡可能減少穩(wěn)定器的用量以免引起井下復(fù)雜情況。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，并利用這種特定底部鉆具組合的動力學(xué)特性，在鉆頭上形成較大的鐘擺力，相應(yīng)提高鉆壓，實現(xiàn)防斜又打快的目的。其對控制井斜、提高機械鉆速、降低作業(yè)成本具有十分重要的意義。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，其由鉆頭、預(yù)彎曲短節(jié)、下鉆鋌、穩(wěn)定器和上鉆鋌組成，所述鉆頭連接一個所述預(yù)彎曲短節(jié)，所述預(yù)彎曲短節(jié)連接一個下鉆鋌，所述下鉆鋌連接一個穩(wěn)定器，所述穩(wěn)定器連接一個上鉆鋌，所述上鉆鋌連接上部鉆柱；
所述的預(yù)彎曲短節(jié)中部有彎折，其彎點處的彎角為0.5° 1.5°，所述的預(yù)彎曲短節(jié)為整體加工；
所述穩(wěn)定器具有3飛條螺旋扶正條； 所述穩(wěn)定器的外徑小于井眼直徑2 18mm ；
所述下鉆鋌的長度介于9、5m之間，井徑越大，下鉆鋌的長度取大值；利用底部鉆具組合的動力學(xué)特性來給鉆頭提供較大的鐘擺力，實現(xiàn)防斜打快目的。所述下鉆鋌和穩(wěn)定器的外徑須與鉆頭直徑匹配，滿足工程需要。所述鉆頭為各種滿足工程需要的牙輪鉆頭或PDC鉆頭。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下突出的優(yōu)點
本發(fā)明提供一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，其在鉆頭上產(chǎn)生的動態(tài)鐘擺力是常規(guī)鐘擺鉆具組合的1. 5倍以上。其最大優(yōu)點是可以利用帶預(yù)彎曲結(jié)構(gòu)的底部鉆具組合的動力學(xué)特性進行防斜打快作業(yè)，本鉆具組合適合泥漿鉆井和氣體鉆井，而且成本低、 安全性好。


圖1是單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是所用預(yù)彎曲短節(jié)示意圖。圖3是穩(wěn)定器外形示意圖。圖4是單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合提供的鉆頭防斜力(氣體鉆井)。圖5是常規(guī)單穩(wěn)定器鐘擺底部鉆具組合提供的鉆頭防斜力(氣體鉆井)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的實施例作進一步詳細(xì)的描述。如圖1所示，一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，由鉆頭1、預(yù)彎曲短節(jié)2、下鉆鋌3、穩(wěn)定器4和上鉆鋌5組成，所述鉆頭1連接一個所述預(yù)彎曲短節(jié)2，所述預(yù)彎曲短節(jié)2連接一個下鉆鋌3，所述下鉆鋌3連接一個穩(wěn)定器4，所述穩(wěn)定器4連接一個上鉆鋌5，所述上鉆鋌5連接上部鉆柱；
如圖2所示，所述的預(yù)彎曲短節(jié)2中部有彎折，其彎點6處的彎角為0.5° 1.5°，所述的預(yù)彎曲短節(jié)2為整體加工；
如圖3所示，所述穩(wěn)定器4具有3飛條螺旋扶正條； 所述穩(wěn)定器4的外徑小于井眼直徑2 18mm ；
所述下鉆鋌3的長度介于9、5m之間，井徑越大，下鉆鋌3的長度取大值；利用底部鉆具組合的動力學(xué)特性來給鉆頭提供較大的鐘擺力，實現(xiàn)防斜打快目的。所述下鉆鋌3和穩(wěn)定器4的外徑須與所述鉆頭1直徑匹配，滿足工程需要。所述鉆頭1為各種滿足工程需要的牙輪鉆頭或PDC鉆頭。實施例一 215. 9mm井眼氣體(空氣)鉆井所用單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合
215. 9mm鉆頭172mm預(yù)彎曲短節(jié)(1. 0° )+0 172mm下鉆鋌*ian+215mm螺旋穩(wěn)定器172mm上鉆鋌*54m。其特定結(jié)構(gòu)參數(shù)如下(具體符號參見圖1)
L1 = 20m ； in = lm, Di =215. 9mm, Ai =215mm, Del =172mm, De2 =172mm Del
=172mm, Di =71. 4 mm, # =1°。其中，4為穩(wěn)定器4的中點至所述鉆頭1的底端的距離；A1為預(yù)彎曲短節(jié)2的彎點6到所述鉆頭底端的距離；Di為鉆頭1外徑；Ds為穩(wěn)定器4的外徑； 預(yù)彎曲短節(jié)3
的外徑；為下鉆鋌3的外徑；仏為上鉆鋌5的外徑；為鉆具組合的內(nèi)徑4力預(yù)彎曲短節(jié)2的彎角。對應(yīng)的鐘擺力計算結(jié)果如圖4所示，其值為-0. 4422kN。作為比較，目前采用的常規(guī)鐘擺鉆具組合
215. 9mm鉆頭172mm下鉆鋌*ian+215mm螺旋穩(wěn)定器172mm上鉆鋌*54m。這種底部鉆具組合的鐘擺力為-0. 2709kN，見圖5。可見氣體(空氣)鉆井時，單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺鉆具組合的降斜力是常規(guī)單穩(wěn)定器鐘擺鉆具組合降斜力的1. 63倍。
權(quán)利要求
1.一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，其特征在于，其由鉆頭(1)、預(yù)彎曲短節(jié)(2)、下鉆鋌(3)、穩(wěn)定器(4)和上鉆鋌(5)組成，所述鉆頭(1)連接一個所述預(yù)彎曲短節(jié)(2 )，所述預(yù)彎曲短節(jié)(2 )連接一個下鉆鋌(3 )，所述下鉆鋌(3 )連接一個穩(wěn)定器(4 )，所述穩(wěn)定器(4 )連接一個上鉆鋌(5 )，所述上鉆鋌(5 )連接上部鉆柱；所述的預(yù)彎曲短節(jié)(2)中部有彎折，其彎點(6)處的彎角為0.5° 1.5°，所述的預(yù)彎曲短節(jié)(2)為整體加工；所述穩(wěn)定器(4)具有3飛條螺旋扶正條；所述穩(wěn)定器(4)的外徑小于井眼直徑2 18mm ；所述下鉆鋌(3)的長度介于9 45m之間，井徑越大，下鉆鋌(3)的長度取大值；利用底部鉆具組合的動力學(xué)特性來給鉆頭提供較大的鐘擺力，實現(xiàn)防斜打快目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，其特征在于，所述下鉆鋌(3)和穩(wěn)定器(4)的外徑須與所述鉆頭(1)直徑匹配，滿足工程需要。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，其特征在于，所述鉆頭(1)為各種滿足工程需要的牙輪鉆頭或PDC鉆頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單穩(wěn)定器預(yù)彎曲動力學(xué)鐘擺底部鉆具組合，其由鉆頭、預(yù)彎曲短節(jié)、鉆鋌、穩(wěn)定器和鉆鋌組成，所述鉆頭連接一個所述預(yù)彎曲短節(jié)，所述預(yù)彎曲短節(jié)連接一個所述鉆鋌，所述鉆鋌連接一個所述穩(wěn)定器，所述穩(wěn)定器通過所述鉆鋌連接上部鉆柱；利用底部鉆具組合的動力學(xué)特性來給鉆頭提供降斜力，實現(xiàn)防斜打快目的。其最大優(yōu)點是這種鉆具組合可以提供的鐘擺降斜力比常規(guī)鐘擺鉆具組合大。本鉆具組合適合泥漿鉆井和氣體鉆井，而且成本低、安全性好，尤其適合氣體鉆井。
文檔編號E21B17/00GK102330538SQ20111030285
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者朱衛(wèi)平, 狄勤豐, 王文昌, 王明杰 申請人:上海大學(xué)