專利名稱：隨鉆振動鉆桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田鉆井作業(yè)鉆桿，特別是涉及一種隨鉆振動鉆桿。
背景技術(shù)：
水平井鉆井技術(shù)是提高油田的采收率、降低開采費用的一項綜合性技術(shù)，然而在水平井鉆井過程中，鉆柱與井壁間常存在著接觸壓力，這樣就會在鉆柱上施加軸向阻力和旋轉(zhuǎn)扭矩，使得軸向摩擦阻力增加、旋轉(zhuǎn)扭矩增大。尤其在大位移水平井鉆井中，由于其具有長水平位移段大井斜角及長裸眼穩(wěn)斜段的特點，因此存在較大的摩擦阻力。摩擦阻力的存在使得井下鉆具組合的重力(鉆壓)不能有效傳遞到鉆頭，同時可能引發(fā)鉆柱強(qiáng)度破壞而造成井下事故。目前生產(chǎn)中針對降低鉆井摩擦阻力的問題主要是從鉆井工藝優(yōu)化以及鉆井液優(yōu)化兩個方面加以解決，尚沒有有效減小摩阻的鉆井工具。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種減小鉆具組合與井壁間的摩擦阻力、減少鉆壓損失的隨鉆振動鉆桿。為此，本實用新型的技術(shù)方案如下:一種隨鉆振動鉆桿，包括:由中心管和承拉體組成的中心管組合體和依次由上筒體、中筒體、下接頭組成的外筒組合體，所述中心管上部形成上接頭，且自上接頭向下形成外圍尺寸依次減小的第I 4級階梯結(jié)構(gòu)；所述外筒組合體套接在所述中心管組合體外，并能夠相對于中心管組合體上下移動；所述上筒體套接在所述第I 2階梯結(jié)構(gòu)外；所述承拉體設(shè)置在所述中筒體內(nèi)側(cè)，并通過螺紋套接在所述第3階梯結(jié)構(gòu)處，且其長度與該處長度相同；在所述中筒體內(nèi)側(cè)靠近中部處形成有一凸臺，在承拉體的相應(yīng)位置處形成有一凹陷，所述凹陷的長度大于所述凸臺的長度，所述凸臺伸入所述凹陷處；在所述中筒體下部內(nèi)側(cè)和所述第4階梯結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有一碟簧組；在所述中心管下端設(shè)置有一活塞，該活塞的上端與中心管的下端螺紋連接；所述碟簧組通過承拉體的下端定位，并同時受到活塞的上端面擠壓預(yù)緊。優(yōu)選的是，所述第2級階梯結(jié)構(gòu)處形成外六方結(jié)構(gòu)，所述上筒體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所述第2級階梯結(jié)構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。另外，在上筒體上端內(nèi)側(cè)和所述中心管之間設(shè)置有一刮泥器；所述活塞下端和所述下接頭之間通過密封填料密封，以增加密封性；中筒體與上筒體和下接頭分別螺紋連接；所述下接頭的下端與一水壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接。本實用新型的隨鉆振動鉆桿利用軸向振動這一性能，可以使井下動力鉆具在大位移井的鉆進(jìn)中突破鉆進(jìn)深度的限制，能使附近的鉆具組合產(chǎn)生小幅度的軸向振動，使鉆具組合與井壁間的靜摩擦變?yōu)閯幽Σ?，從而顯著減小摩擦阻力。該工具的應(yīng)用可減小各種鉆進(jìn)過程中、特別是在使用井下動力鉆具的水平鉆進(jìn)的過程中的鉆壓損失，同時減小因鉆桿強(qiáng)度失效引發(fā)井下事故的風(fēng)險。[0009]該裝置在不增加地面設(shè)備能力的前提下，采用水力脈沖效應(yīng)直接誘發(fā)機(jī)械振動，可以實現(xiàn)隨鉆振動，并通過上提或下放鉆具實現(xiàn)振動的開閉。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)的可靠性和安全性高，制造和使用成本低。

圖1是本實用新型的隨鉆振動鉆桿的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是沿圖1中A-A方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是沿圖1中B-B方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的隨鉆振動鉆桿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1-圖3所示，該隨鉆振動鉆桿包括:由中心管I和承拉體5組成的中心管組合體和依次由上筒體3、中筒體4、下接頭9組成的外筒組合體。中心管I上部形成上接頭，與上部鉆具相連接。自上接頭向下形成外圍尺寸依次減小的第I 4級階梯結(jié)構(gòu)；外筒組合體套接在中心管組合體外，并能夠相對于中心管組合體上下移動。上筒體3套接在所述第I 2階梯結(jié)構(gòu)外，承拉體5設(shè)置在中筒體4內(nèi)側(cè)，并通過螺紋套接在第3階梯結(jié)構(gòu)處，且其長度與該處長度相同。在中筒體4內(nèi)側(cè)靠近中部處形成有一凸臺，在承拉體5的相應(yīng)位置處形成有一凹陷，所述凹陷的長度大于所述凸臺的長度，所述凸臺伸入凹陷處。在中筒體4下部內(nèi)側(cè)和第4階梯結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有一碟簧組6 ；在中心管I下端設(shè)置有一活塞7，該活塞7的上端與中心管I的下端螺紋連接。碟簧組6通過承拉體5的下端定位，并同時受到活塞7的上端面擠壓預(yù)緊。中心管I的第2級階梯結(jié)構(gòu)處形成外六方結(jié)構(gòu)，上筒體3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與第2級階梯結(jié)構(gòu)的外六方結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，可以同時承受鉆具拉力與扭矩。另外，在上筒體3上端內(nèi)側(cè)和中心管I之間設(shè)置有一刮泥器2，活塞7下端和下接頭9之間通過密封填料密封，以增加密封性。承拉體5通過內(nèi)螺紋連接在中心管I中部的外螺紋處,活塞7通過其上端的內(nèi)螺紋與中心管I的下端外螺紋連接。中筒體4的上端內(nèi)螺紋與上筒體3下端的外螺紋配合連接，下接頭9上端的外螺紋與中筒體4下端的內(nèi)螺紋相連接，下接頭9下端內(nèi)螺紋與水壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連接。碟簧組6預(yù)壓安裝于中心管I與中筒體4之間，并通過承拉體5的下端定位，同時受到活塞7的上端面擠壓預(yù)緊。將適當(dāng)?shù)乃畨赫{(diào)節(jié)裝置安裝于下接頭9上，水壓調(diào)節(jié)裝置的壓力波動轉(zhuǎn)化為作用于該振動鉆桿的周期性載荷，使得該振動鉆桿在承受扭矩的同時還能夠軸向振動。該振動鉆桿的動作原理如下:在入井過程中振動鉆桿受到軸向拉力，中心筒I和承拉體5組成的中心管組合體與上筒體3、中筒體4和下接頭9組成外筒組合體沿軸向產(chǎn)生相對移動。中筒體4上的凸臺的下端面定位于承拉體5的下端面。振動鉆桿的拉力經(jīng)下接頭9、中筒體4和碟簧組6最終傳遞給中心管I的上接頭。當(dāng)振動鉆桿處于此拉伸狀態(tài)時，由于承拉體5和中筒體4的限制，鉆桿內(nèi)部的壓力波動無法使得該振動鉆桿繼續(xù)拉伸，從而該鉆桿不振動。當(dāng)把鉆具完全下至井底時，該振動鉆桿在鉆壓的推動下壓縮，承拉體5的上端面與上筒體3的下端面貼合，此時由于活塞受到的壓力不足以平衡上部鉆柱壓力，因此該振動鉆桿仍不振動。當(dāng)把鉆具完全下至井底后上提一段距離(上提高度與該振動鉆桿的設(shè)計參數(shù)有關(guān))時，承拉體5的上下端面均與外筒組合體分離，此時的彈簧基本處于初始預(yù)壓縮狀態(tài)。該裝置的使用方法如下:將該振動鉆桿下面連接適當(dāng)?shù)乃畨赫{(diào)節(jié)裝置，并一起連接在鉆具適當(dāng)位置，然后將鉆具組合下入井底，再上提鉆具一定高度，鉆桿便開始振動。由于該振動鉆桿下面連接有適當(dāng)?shù)乃畨赫{(diào)節(jié)裝置，水壓調(diào)節(jié)裝置的目的主要是通過周期性改變水眼的過流截面積，從而使鉆桿內(nèi)部產(chǎn)生周期性的壓力波動。當(dāng)鉆桿內(nèi)壓力升高時，活塞7受壓并推動中心管I上行，壓力同時推動下接頭9下行，碟簧組6受到壓縮；當(dāng)鉆桿內(nèi)壓力恢復(fù)，碟簧組6推動活塞7下行并推動下接頭9上行。振動鉆桿內(nèi)一次壓力升降使鉆桿產(chǎn)生一次拉長收縮，即一個振動周期。振動鉆桿在周期性壓力波動的作用下產(chǎn)生周期性的軸向振動，從而使得與該振動鉆桿連接的其它鉆井工具產(chǎn)生軸向振動。鉆具在井眼產(chǎn)生的縱向振動使鉆具在井下的靜摩擦變成動摩擦，這樣摩擦阻力就大大降低。
權(quán)利要求1.一種隨鉆振動鉆桿，其特征在于:包括由中心管(I)和承拉體(5)組成的中心管組合體和依次由上筒體(3)、中筒體(4)、下接頭(9)組成的外筒組合體，所述中心管(I)上部形成上接頭，且自上接頭向下形成外圍尺寸依次減小的第I 4級階梯結(jié)構(gòu)；所述外筒組合體套接在所述中心管組合體外，并能夠相對于中心管組合體上下移動；所述上筒體(3)套接在所述第I 2階梯結(jié)構(gòu)外；所述承拉體(5)設(shè)置在所述中筒體(4)內(nèi)側(cè)，并通過螺紋套接在所述第3階梯結(jié)構(gòu)處，且其長度與該處長度相同；在所述中筒體(4)內(nèi)側(cè)靠近中部處形成有一凸臺，在承拉體(5)的相應(yīng)位置處形成有一凹陷，所述凹陷的長度大于所述凸臺的長度，所述凸臺伸入所述凹陷處；在所述中筒體(4)下部內(nèi)側(cè)和所述第4階梯結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有一碟簧組(6);在所述中心管(I)下端設(shè)置有一活塞(7)，該活塞(7)的上端與中心管(I)的下端螺紋連接；所述碟簧組(6)通過承拉體(5)的下端定位，并同時受到活塞(7)的上端面擠壓預(yù)緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆振動鉆桿，其特征在于:所述第2級階梯結(jié)構(gòu)處形成外六方結(jié)構(gòu)，所述上筒體(3)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所述第2級階梯結(jié)構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆振動鉆桿，其特征在于:在上筒體(3)上端內(nèi)側(cè)和所述中心管(I)之間設(shè)置有一刮泥器(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆振動鉆桿，其特征在于:所述活塞(7)下端和所述下接頭(9 )之間通過密封填料密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆振動鉆桿，其特征在于:所述中筒體(4)與所述上筒體(3)和下接頭(9)分別螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆振動鉆桿，其特征在于:所述下接頭(9)的下端與一水壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種隨鉆振動鉆桿，包括中心管組合體和外筒組合體，中心管上部形成上接頭，且自上接頭向下形成外圍尺寸依次減小的第1～4級階梯結(jié)構(gòu)；所述外筒組合體套接在所述中心管組合體外；上筒體套接在所述第1～2階梯結(jié)構(gòu)外；承拉體設(shè)置在中筒體內(nèi)側(cè)并通過螺紋套接在第3階梯結(jié)構(gòu)處，且其長度與該處長度相同；在中筒體內(nèi)側(cè)靠近中部處形成有一凸臺，在承拉體的相應(yīng)位置處形成有一凹陷，該凹陷的長度大于凸臺的長度；在中筒體下部內(nèi)側(cè)和第4階梯結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有一碟簧組；在中心管下端設(shè)置有一活塞，該活塞的上端與中心管的下端螺紋連接；碟簧組通過承拉體的下端定位并受活塞上端面擠壓預(yù)緊。該裝置可減小鉆進(jìn)過程中的鉆壓損失。
文檔編號E21B17/00GK202990896SQ201220748690
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者馮強(qiáng), 張文華, 張永忠, 李洪俊, 于學(xué)良, 辛秀琴, 吳杰, 張鑫, 王瑤 申請人:中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司