專利名稱：一種偏心鉆具組合防斜打快技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)鉆井工程中的一種防斜打快技術(shù)，采用偏心鉆具組合，能夠
在解放鉆壓的前提下有效控制井斜的增加。
背景技術(shù)：
井斜是鉆井工程中普遍存在的技術(shù)難題，直接影響著鉆井質(zhì)量與速度，嚴(yán)重制約 著地下油氣等資源的鉆探與開采效率和效益。無(wú)論是直井，還是定向井或復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，都存 在井斜控制問題。在高陡構(gòu)造等易斜地層鉆井工程中，井斜問題依然十分嚴(yán)重。目前，國(guó)內(nèi) 現(xiàn)場(chǎng)仍主要使用鐘擺鉆具組合控制井斜，在鉆遇易斜地層時(shí)通常是以犧牲鉆壓甚至"輕壓 吊打"來(lái)確保井斜控制質(zhì)量，從而使快速鉆進(jìn)與防斜打直的矛盾更加突出。國(guó)外高技術(shù)公 司在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的基礎(chǔ)上推出了自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)，如Schlumberger公司的Power V系 統(tǒng)，BakerHughes Inteq公司的VertiTak系統(tǒng)，等等。然而，由于過高的技術(shù)服務(wù)價(jià)格及實(shí) 鉆地層高溫高壓等技術(shù)因素的制約，這類高技術(shù)在我國(guó)尚難于推廣應(yīng)用。因此，國(guó)內(nèi)迫切需 要一種經(jīng)濟(jì)有效的井斜控制技術(shù)，它既能突破傳統(tǒng)的靜力學(xué)防斜理論束縛與鉆具組合類型 (如鐘擺鉆具組合等)，又不同于國(guó)外高昂的自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種偏心鉆具組合防斜打快技術(shù)。該偏心鉆具組合包括一只鉆頭、一 個(gè)偏心控制器、一個(gè)普通穩(wěn)定器及若干鉆鋌等組成。偏心控制器的偏心距根據(jù)井經(jīng)擴(kuò)大率 進(jìn)行計(jì)算與確定；偏心控制器與普通穩(wěn)定器的間距(鉆鋌長(zhǎng)度)通過底部鉆具組合分析程 序進(jìn)行計(jì)算與確定，在其他參數(shù)確定的前提下，最優(yōu)間距應(yīng)力求使鉆頭增斜力趨于零或最 小值。鉆頭與偏心控制器的間距一般控制在0. 5m 1. 5m范圍內(nèi)，具體取值可通過BHA分 析程序進(jìn)行計(jì)算與確定。 本發(fā)明通過上部滿眼穩(wěn)定器在下部偏心控制器處可以產(chǎn)生較大的使鉆頭降斜的 彎矩；呈螺旋狀翼肋設(shè)置在所述的偏心控制器主體部的外周。如圖2所示，與偏心距相對(duì) 的翼肋寬度要大于其他翼肋，以有利于減小磨損。偏心控制器隨鉆柱旋轉(zhuǎn)一周，在不同的角 度上會(huì)產(chǎn)生不同的井斜力，有降斜力也有有增斜力，通過研發(fā)專用的BHA分析軟件進(jìn)行優(yōu) 話調(diào)節(jié)兩穩(wěn)定器之間鉆鋌距離，使偏心控制器隨鉆柱旋轉(zhuǎn)一周的過程中，鉆頭產(chǎn)生的增斜 力趨于最小，從而使鉆頭總體上受到降斜力，因此整個(gè)鉆具組合可以起到降斜的效果。然 而，在鉆井過程中使用普通穩(wěn)定器，容易在穩(wěn)定器與井眼之間產(chǎn)生較大的徑向間隙，無(wú)法滿 足BHA對(duì)于穩(wěn)定器處徑向間隙的基本要求；偏心控制器存在偏心結(jié)構(gòu)，其一側(cè)可以與井壁 保持良好接觸，偏心距的存在可以有效抑制井眼擴(kuò)大帶來(lái)的影響。此外，偏心控制器的偏心 距會(huì)使鉆鋌彎曲從而使鉆頭偏離井眼軸線產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角，偏心控制器在旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)具有 轉(zhuǎn)角的鉆頭均勻切削井壁的四周，從而可以實(shí)現(xiàn)有效防斜。從而總體上實(shí)現(xiàn)防斜的功能。
帶偏心控制器的BHA，由鉆頭、偏心控制器、普通穩(wěn)定器及鉆鋌等結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成。經(jīng) 過優(yōu)化穩(wěn)定器偏心距以及個(gè)各跨距離后，既具有動(dòng)力學(xué)防斜的效果，又具有彎矩降斜的功
3能。 一旦井眼井斜開始增加，在強(qiáng)烈抑制增斜的同時(shí)，強(qiáng)大的降斜力又可以起到有效降斜的 效果。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明；
圖1是偏心鉆具組合位于井眼中的示意圖；
圖2是偏心控制器的橫截面示意圖； 圖中1、全尺寸穩(wěn)定武器2、偏心控制器3、鉆頭4、井壁
5、偏心控制器翼肋6、偏心距
具體實(shí)施例方式
在215.9mm(8 1/2inch)的井眼的鉆井過程中出現(xiàn)了井斜，可采用本發(fā)明降斜，具 體步驟如下 (1)進(jìn)入易斜地層，或發(fā)現(xiàn)井斜超標(biāo)，將原有的鉆具組合起鉆，連接組合帶有偏心 控制器的底部鉆具組合，如圖1所示215. 9mm鉆頭+0. 51m轉(zhuǎn)換短節(jié)+215. 9mm偏心控制器 +5m短鉆鋌+215mm滿眼穩(wěn)定器+鉆鋌。將其下入井內(nèi)。 (2)對(duì)底部組合施加與地層匹配的鉆壓，鉆鋌就會(huì)由于重力和鉆壓作用在偏心控 制器處產(chǎn)生很大的降斜彎矩，降斜彎矩可以轉(zhuǎn)化為鉆頭強(qiáng)大的降斜力，從而使降低井眼斜 度，通過測(cè)斜儀器密切關(guān)注井斜變化。 (3)根據(jù)地層造斜程度及井斜角的變化趨勢(shì)，可以調(diào)節(jié)鉆壓以便于在糾斜的同時(shí)， 快速鉆進(jìn)，如果糾斜速度很慢，可以減小鉆壓，快速糾斜；如果糾斜順利可以加大鉆壓快速 鉆進(jìn)。
(4)鉆出易斜層，達(dá)到需要的井斜后，起出偏心鉆具組合，轉(zhuǎn)換成其他鉆具組合。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng) 屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
本發(fā)明提供一種偏心鉆具組合防斜打快技術(shù)。該偏心鉆具組合包括一只鉆頭、一個(gè)偏心控制器、一個(gè)普通穩(wěn)定器及若干鉆鋌等組成。
2. 如權(quán)利要求1所述的偏心控制器，其特征在于，兩端為API標(biāo)準(zhǔn)螺紋， 一端為公扣，另 一端為母扣。該偏心控制器上端接鉆鋌，下端接轉(zhuǎn)換接頭或直接與鉆頭連接，內(nèi)部為可流通 鉆井液的圓形孔道。
3. 如權(quán)利要求2所述的偏心控制器，其特征在于，其外圓的圓心與所連接鉆鋌的圓心 不相一致，兩者之間的偏心距根據(jù)井經(jīng)擴(kuò)大率進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4. 如權(quán)利要求2所述的偏心控制器，其特征在于，呈螺旋狀翼肋設(shè)置在所述偏心控制 器主體部的外周。與偏心距相對(duì)的翼肋寬度要大于其他翼肋。
5. 如權(quán)利要求l所述的偏心鉆具組合，偏心控制器與普通穩(wěn)定器的間距(鉆鋌長(zhǎng)度) 通過專門的底部鉆具組合(Bottomhole Assembly,簡(jiǎn)稱BHA)分析程序進(jìn)行計(jì)算，并按防斜 力最大原則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
6. 如權(quán)利要求1所述的偏心鉆具組合，鉆頭與偏心控制器的間距一般控制在0. 5m 2. 0m范圍內(nèi)，具體取值可通過上述BHA分析程序進(jìn)行計(jì)算與確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及油氣鉆井領(lǐng)域，提供一種偏心鉆具組合防斜打快技術(shù)。該偏心鉆具組合包括一只鉆頭、一個(gè)偏心控制器、一個(gè)普通穩(wěn)定器及若干鉆鋌等組成。偏心控制器的偏心距根據(jù)井經(jīng)擴(kuò)大率進(jìn)行確定；偏心控制器與普通穩(wěn)定器的間距(鉆鋌長(zhǎng)度)一般為4m～7m。鉆頭與偏心控制器的間距一般控制在0.5m～2.0m范圍內(nèi)，上述取值可通過基于鉆柱力學(xué)的底部鉆具組合(Bottomhole Assembly，簡(jiǎn)稱BHA)分析程序進(jìn)行計(jì)算與確定。這種偏心鉆具組合在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中能夠產(chǎn)生較大的綜合降斜彎矩和鉆頭降斜力，在鉆遇易斜地層時(shí)，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)防斜打快的理想目標(biāo)。
文檔編號(hào)E21B7/04GK101713279SQ20091021007
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者鄭德帥, 高德利 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)