專利名稱：水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田鉆井、鉆柱配套用的水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置。
背景技術：
在水平井、側(cè)鉆水平井及分支水平井鉆井過程中，水平段軌跡的控制都是通過井下動力馬達來進行調(diào)整，以保證井身軌跡沿著設計靶盒延伸，對井斜角和方位角的控制，通常使用較低造斜率的動力鉆具組合輔以隨鉆測量定向技術來完成，存在以下問題在滑動定向鉆進時需調(diào)整井斜角或方位角，井斜或方位必然偏離軌跡的同一方向，如果反復改變井下動力鉆具工具面，所鉆出的井眼軌跡不規(guī)則，鉆具摩阻力大，影響后續(xù)鉆井；在需要穩(wěn)斜穩(wěn)方向鉆進時，通常采用復合鉆井方式鉆井，存在井斜角和方位角的變化，井底井斜角、方位角予測不準確，易使實鉆井眼軌跡偏離設計軌跡。
實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供一種水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置，該裝置是在研究一種新的軌跡控制方法的基礎上將地面被動控制轉(zhuǎn)換為井下自動控制，優(yōu)化鉆柱組合結(jié)構，簡化工藝，提高井眼軌跡控制的有效性，減小對井底井斜角、方位角予測的不準確性而研制的，該裝置提高了軌跡控制的精度，保證了井眼軌跡平滑規(guī)則，提高了油層鉆遇率。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置是針對水平段鉆井軌跡控制技術存在的實際問題而研制的。在水平段鉆進中，鉆柱軸線與井眼軸線產(chǎn)生偏離時，必然導致鉆頭軌跡偏離設計軌跡，為此必須將實鉆軌跡修正到設計軌跡，該裝置是將傳統(tǒng)的地面控制或遙控方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫伦詣涌刂萍醋詣诱{(diào)整。對井斜角的調(diào)整，主要是控制鉆頭姿態(tài)參數(shù)，即鉆頭傾角的大小。當軌跡增斜時，該裝置與井眼高邊一側(cè)井壁相互作用，迫使鉆頭向下傾方向鉆進，從而產(chǎn)生降斜效果；當軌跡降斜時，該裝置作用于井眼底邊一側(cè)，使鉆頭出現(xiàn)上揚趨勢，從而產(chǎn)生增斜效果。對方位的調(diào)整主要是控制鉆頭側(cè)向力來實現(xiàn)。當方位右漂時，該裝置與井眼右側(cè)井壁相互作用力增大，則鉆頭受到地層向左的側(cè)向力增大，從而使鉆頭軌跡左漂，出現(xiàn)降方位趨勢；當方位左漂時，該裝置與井眼左側(cè)井壁相互作用，鉆頭受到地層向右的側(cè)向力增大，從而使鉆頭軌跡右漂，出現(xiàn)增方位趨勢。在旋轉(zhuǎn)鉆進過程中，該裝置與井壁的接觸有滑動、滾動、滑動與滾動三種方式，并且其軸線與鉆柱、鉆頭以及井眼軸線始終保持一致，當鉆柱軸線偏離設計井眼軌跡軸線時，鉆頭傾角及鉆頭側(cè)向力即發(fā)生變化，而且隨著鉆柱的旋轉(zhuǎn)交變地作用于井壁，達到瞬時修正軌跡偏差的目的。
本實用新型的有益效果是，該裝置結(jié)構緊湊、操作簡便，不需要地面控制就可實時修正井眼軌跡，優(yōu)化了定向鉆具組合結(jié)構，簡化了定向鉆井工藝，降低鉆井數(shù)據(jù)測試作業(yè)成本和儀器故障率，提高了水平段軌跡控制的可靠性和成功率經(jīng)濟效益顯著。


圖1是本實用新型整體結(jié)構示意圖。
圖2是本實用新型應用相關位置示意圖。
圖中1、上接頭，2、本體，3、保徑齒，4、下接頭，5、過渡刀翼，6、調(diào)位刀翼，7、支承刀翼，8、復位刀翼，9、加強筋，10、排屑槽，11、中心孔，12、井壁，1′、水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置，2′、鉆頭，3′、鉆柱，4′、井筒，5′、鉆井泵，6′、轉(zhuǎn)盤。
具體實施方式
在圖1中，水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置由上接頭1、本體2、保徑齒3、下接頭4、過渡刀翼5、調(diào)位刀翼6、支承刀翼7、復位刀翼8、加強筋9、排屑槽10、中心孔11構成。過渡刀翼5、調(diào)位刀翼6、支承刀翼7、復位刀翼8均呈渦輪狀分布在本體2上，在本體2中心處設有中心孔11，棱柱狀過渡刀翼5頂點為圓弧，直徑等于井筒直徑，刀面法向與圓周切線方向夾角為r，圓弧曲面狀調(diào)位刀翼6的直徑比井筒直徑小，間隙距離為δ，圓弧曲面狀支承刀翼7和復位刀翼8的直徑等于井筒直徑，圓弧所對圓心角均為β。刀翼之間被圓弧槽狀排屑槽10分割；橢圓柱狀加強筋9固化在本體2中成為一體；條塊狀保徑齒3鑲焊在刀翼外表面上。上接頭1為鉆桿扣，下接頭7為鉆鋌扣。由β、r、δ及井筒直徑等參數(shù)確定了本裝置對鉆頭姿態(tài)參數(shù)影響的大小及工作特性。該裝置在旋轉(zhuǎn)鉆進過程中，鉆井液流徑中心孔11，攜帶鉆屑沿排屑槽10上返，過渡刀翼5、支承刀翼7、復位刀翼8始終與井壁12接觸，當該裝置或鉆柱軸線偏離實鉆井眼軸線時受井壁作用力，合力方向沿經(jīng)向指向過渡刀翼5法向，此時過渡刀翼5刀面和調(diào)位刀翼6均不接觸井壁，從而使該裝置軸線向?qū)嶃@井眼軸線夾角減小并最終重合，達到修正井眼軌跡的目的。
在圖2中，水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置1′與鉆頭2′、鉆柱3′均為螺紋扣連接，用鉆柱3′將水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置1′下入到井筒4′中，用鉆井泵5′開泵循環(huán)，轉(zhuǎn)盤6′帶動鉆柱3′旋轉(zhuǎn)并下放，將扭矩和鉆壓傳遞到鉆頭2′，實現(xiàn)鉆進。該裝置1′交變地作用于井壁，瞬時修正軌跡偏差，使井眼軌跡沿設計軌跡延伸。
權利要求1.一種水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置，由上接頭(1)、本體(2)、保徑齒(3)、下接頭(4)、過渡刀翼(5)、調(diào)位刀翼(6)、支承刀翼(7)、復位刀翼(8)、加強筋(9)、排屑槽(10)、中心孔(11)構成，其特征在于過渡刀翼(5)、調(diào)位刀翼(6)、支承刀翼(7)、復位刀翼(8)均呈渦輪狀分布在本體(2)上，在本體(2)中心處設有中心孔(11)，棱柱狀過渡刀翼(5)頂點為圓弧，直徑等于井筒直徑，刀面法向與圓周切線方向夾角為r，圓弧曲面狀調(diào)位刀翼(6)的直徑比井筒直徑小，間隙距離為δ，圓弧曲面狀支承刀翼(7)和復位刀翼(8)的直徑等于井筒直徑，圓弧所對圓心角均為β。刀翼之間被圓弧槽狀排屑槽(10)分割；橢圓柱狀加強筋(9)固化在本體(2)中成為一體；條塊狀保徑齒(3)鑲焊在刀翼外表面上。上接頭(1)為鉆桿扣，下接頭(4)為鉆鋌扣。
2.根據(jù)權利要求1所述的水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置，其特征在于過渡刀翼(5)刀面法向與圓周切線夾角r為28～37度，支承刀翼(7)和復位刀翼(8)的圓弧所對圓心角β為40～52度，調(diào)位刀翼(6)與井筒間隙距離δ為3～10mm。
專利摘要一種油田鉆井、鉆柱配套用的水平段鉆井軌跡調(diào)整裝置，該裝置由上接頭、本體、保徑齒、下接頭、過渡刀翼、調(diào)位刀翼、支承刀翼、復位刀翼、加強筋、排屑槽、中心孔構成。過渡、調(diào)位、支承、復位四種刀翼均呈渦輪狀分布在本體上，在本體中心處設有中心孔；過渡刀翼頂點為圓弧，直徑等于井筒直徑，刀面法向與圓周切線方向夾角為r調(diào)位刀翼的直徑比井筒小，間隙距離為δ，支承刀翼和復位刀翼的直徑等于井筒直徑，且圓弧所對圓心角為β，加強筋固化在本體中，保徑齒鑲焊在刀翼外表面上。該裝置解決了現(xiàn)有技術中存在的滑動定向鉆進時易使實鉆井眼軌跡偏離設計軌跡，井底井斜角、方位角予測不準的問題，本實用新型可廣泛的應用在油田鉆井、鉆柱配套作業(yè)中。
文檔編號E21B7/04GK2773297SQ20052008950
公開日2006年4月19日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權日2005年2月25日
發(fā)明者郭建國, 張緒杰, 譚寧川, 喬晶, 杜峰, 唐亮, 于欽飛 申請人:遼河石油勘探局