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钻具组合

阅读：380发布：2021-02-28

IPRDB可以提供钻具组合专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种钻具组合，包括：自上而下依次连接的液动冲击器、弯接头、螺杆钻具、无磁钻铤、钻铤、钻杆；其中，所述液动冲击器的下端设置有冲击钻头，所述液动冲击器外壳上设置有扶正器；所述弯接头呈中空的管状结构，其中部设置有折弯，所述折弯处形成有预定角度的弯角；所述无磁钻铤为中空的管柱，所述中空部分设置有用于获取井眼轨迹参数的随钻测量。本实用新型提供一种将液动冲击器应用于定向钻井的钻具组合，有助于提高钻井效率，延长螺杆钻具的使用寿命。，下面是钻具组合专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种钻具组合，其特征在于，包括：自上而下依次连接的液动冲击器、弯接头、螺杆钻具、无磁钻铤、钻铤、钻杆；

其中，所述液动冲击器的下端设置有冲击钻头，所述液动冲击器外壳上设置有扶正器；

所述弯接头呈中空的管状结构，其中部设置有折弯，所述折弯处形成有预定角度的弯角；

所述无磁钻铤为中空的管柱，所述中空部分设置有用于获取井眼轨迹参数的随钻测量。

2.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述扶正器的外径比所述冲击钻头的外径小2毫米至4毫米。

3.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述冲击钻头具有冲击齿，所述扶正器至所述冲击齿的距离在0.5米至1米之间。

4.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述液动冲击器的外径比所述冲击钻头的外径小20毫米以上。

5.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述液动冲击器具有外壳，所述扶正器与所述液动冲击器的外壳为一体式结构。

6.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述液动冲击器的长度小于3.5米；

当液动冲击器的长度小于0.5米，所述弯接头的弯角为1.25度至1.5度；

当液动冲击器的长度在0.5米至1.5米之间，所述弯接头的弯角为1度至1.25度；

当液动冲击器的长度在1.5米至2.5米之间，所述弯接头的弯角为0.75度至1度；

当液动冲击器的长度在2.5米至3.5米之间，所述弯接头的弯角为0.5度至0.75度。

7.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述螺杆钻具的外径比所述冲击钻头的外径小10毫米以上。

8.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，还包括稳定器，所述稳定器设置在所述无磁钻铤的上部。

9.如权利要求8所述的钻具组合，其特征在于，所述稳定器的外径比所述冲击钻头的外径小8毫米以上，且所述稳定器的外径比所述扶正器的外径至少小4毫米。

10.如权利要求1所述的钻具组合，其特征在于，所述液动冲击器的上部具有公扣，所述弯接头的下部设置有与所述公扣相配合的母扣。

说明书全文

钻具组合

技术领域

[0001] 本实用新型涉及油气地质钻井领域，特别涉及一种钻具组合。

背景技术

[0002] 为实现复杂结构井空间轨迹的变化，需要采用定向钻井技术进行钻井作业。通常的定向钻井技术主要采用PDC钻头+螺杆马达+接头+无磁钻铤+MWD工具定向钻具组合。传统的PDC钻头钻井在硬质地层钻井效率低，为提高硬质地层钻井速度，可采用液动冲击器钻井。液动冲击器因采用冲击体积破碎岩石的方式，相比传统切削钻进具有显著提高破岩效率的效果。但目前液动冲击器常用于直井钻井作业中，目前缺少一种应用于定向钻井作业中的液动冲击器的钻具组合。

[0003] 综上，有必要提供一种新的钻具组合，能够克服现有技术中的缺陷。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的是提供一种将液动冲击器应用于定向钻井的钻具组合，有助于提高钻井效率，延长螺杆钻具的使用寿命。

[0005] 本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

[0006] 一种钻具组合，包括：自上而下依次连接的液动冲击器、弯接头、螺杆钻具、无磁钻铤、钻铤、钻杆；

[0007] 其中，所述液动冲击器的下端设置有冲击钻头，所述液动冲击器的外壳上设置有扶正器；

[0008] 所述弯接头呈中空的管状结构，其中部设置有折弯，所述折弯处形成有预定角度的弯角；

[0009] 所述无磁钻铤为中空的管柱，所述中空部分设置有用于获取井眼轨迹参数的随钻测量。

[0010] 在一个优选的实施方式中，所述扶正器的外径比所述冲击钻头的外径小2毫米至4毫米。

[0011] 在一个优选的实施方式中，所述冲击钻头具有冲击齿，所述扶正器至所述冲击齿的距离在0.5米至1米之间。

[0012] 在一个优选的实施方式中，所述液动冲击器的外径比所述冲击钻头的外径小20毫米以上。

[0013] 在一个优选的实施方式中，所述液动冲击器具有外壳，所述扶正器与所述液动冲击器的外壳为一体式结构。

[0014] 在一个优选的实施方式中，所述液动冲击器的长度小于3.5米；

[0015] 当液动冲击器的长度小于0.5米，所述弯接头的弯角为1.25度至1.5度；

[0016] 当液动冲击器的长度在0.5米至1.5米之间，所述弯接头的弯角为1度至1.25度；

[0017] 当液动冲击器的长度在1.5米至2.5米之间，所述弯接头的弯角为0.75度至1度；

[0018] 当液动冲击器的长度在2.5米至3.5米之间，所述弯接头的弯角为0.5度至0.75度。

[0019] 在一个优选的实施方式中，所述螺杆钻具的外径比所述冲击钻头的外径小10毫米以上。

[0020] 在一个优选的实施方式中，还包括稳定器，所述稳定器设置在所述无磁钻铤的上部。

[0021] 在一个优选的实施方式中，所述稳定器的外径比所述冲击钻头的外径小8毫米以上，且所述稳定器的外径比所述扶正器的外径至少小4毫米。

[0022] 在一个优选的实施方式中，所述液动冲击器的上部具有公扣，所述弯接头的下部设置有与所述公扣相配合的母扣。

[0023] 本实用新型的特点和优点是：本申请实施方式提供的钻具组合是一种将液动冲击器应用于定向钻井的钻具组合，其包括：自上而下依次连接的液动冲击器、弯接头、螺杆钻具、无磁钻铤、钻铤、钻杆。通过采用以上钻具组合，通过螺杆钻具可以提供给液动冲击器旋转的扭矩，因液动冲击器主要依靠冲击破碎岩石，对钻具扭矩的需求较低，因此有利于提高螺杆钻具的使用寿命；同时采用冲击破岩的方式有助于提高钻井效率。

[0024] 参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

[0025] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

[0026] 应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

[0027] 图1是本申请实施方式中一种钻具组合的结构示意图。

[0028] 附图标记说明：

[0029] 液动冲击器1；冲击钻头11；扶正器12；冲击齿13；公扣14；弯接头2；母扣21；螺杆钻具3；壳体31；无磁钻铤4；MWD5；稳定器6；钻铤7；钻杆8。

具体实施方式

[0030] 下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

[0031] 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0032] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0033] 本实用新型提供一种将液动冲击器应用于定向钻井的钻具组合，有助于提高钻井效率，延长螺杆钻具的使用寿命。

[0034] 请参阅图1，申请实施方式中提供的一种钻具组合可以包括：自上而下依次连接的液动冲击器1、弯接头2、螺杆钻具3、无磁钻铤4、钻铤7、钻杆8；其中，所述液动冲击器1的下端设置有冲击钻头11，所述液动冲击器1外壳上设置有扶正器12；所述弯接头2呈中空的管状结构，其中部设置有折弯，所述折弯处形成有预定角度的弯角；所述无磁钻铤4为中空的管柱，所述中空部分设置有用于获取井眼轨迹参数的MWD 5。

[0035] 在本实施方式中，液动冲击器1为一可将高压液体压力能转化为冲击力输出的井下钻井工具。液动冲击器1的下端安装有冲击钻头11。在液动冲击器1靠近冲击钻头11的一端的外壳上安装有扶正器12。

[0036] 所述扶正器12的外径略小于所述冲击钻头11的外径。由于所述冲击钻头11的外径决定了井眼的内径大小，因此为了保证整个钻具组合顺利钻进，所述钻具组合中的所有管柱的外径小于所述冲击钻头11的外径。当扶正器12的外径略小于所述冲击钻头11的外径时，一方面开可以让扶正器12更好的进入井筒中，另一方面，近钻头的扶正器12的外径和钻头差不多大小，可以保证冲击器在井筒中的中心位置，起到较佳地扶正效果。具体的，扶正器12的外径相比冲击钻头11外径可以小2毫米(mm)至4mm。

[0037] 扶正器12离冲击钻头11的冲击齿13的距离在预定的距离范围内。该预定的距离用于保证冲击钻头11与冲击钻头11之间的管柱在承受较大的轴向载荷时不变形，同时保证管柱的在井筒中的对中性。具体的，该预定的距离范围可以为0.5米(m)～1m。

[0038] 在本实施方式中，所述扶正器12与液动冲击器1的外壳可为一体式结构，从而保证该扶正器12可靠地固定在所述液动冲击器1外壳上，实现扶正功能；同时可以简化装配工艺等。当然，所述扶正器12可以通过其他固定方式设置在所述液动冲击器1的外壳上，例如卡接或者焊接等，具体的，本申请在此并不作具体的限定。

[0039] 在本实施方式中，所述液动冲击器1的外径相对所述冲击钻头11的外径液动冲击器1的外径小预定值以上，以保证钻井岩屑顺利通过所述液动冲击器1与井筒形成的环空向上排出，同时保证液体流动阻力在一定的数值范围内。具体的，该液动冲击器1的外径可以比冲击钻头11的外径小20mm以上。

[0040] 在所述液动冲击器1的上端设置有连接部，该连接部用于和弯接头2相连接。具体的该连接部可以为丝扣(螺纹)的形式。例如，可以在所述液动冲击器1的上端设置有公扣14，与弯接头2的母扣21连接。

[0041] 在本实施方式中，弯接头2可以整体呈中空的管状结构，该中空部分为贯通孔，用于流通带压液体。在该弯接头2的中部设置有折弯，该折弯处形成有预定角度的弯角。所述弯接头2的下端可以设置有母扣，用于和所述液动冲击器1上端的公扣相配合；其上端可以设置有公扣，用于和螺杆钻具3配合。

[0042] 具体的，弯接头2折弯处，即其公扣和母扣的轴线之间存在一定的夹角θ，即弯角，弯角θ的选择与液动冲击器1的长度有关，并符合如下要求：

[0043] 若液动冲击器1的长度L小于0.5m，弯接头2的弯角θ为1.25～1.5°；

[0044] 若液动冲击器1的长度L在0.5m～1.5m之间，弯接头2的弯角θ为1～1.25°；

[0045] 若液动冲击器1的长度L在1.5m～2.5m之间，弯接头2的弯角θ为0.75～1°；

[0046] 若液动冲击器1的长度L在2.5m～3.5m之间，弯接头2的弯角θ为0.5～0.75°；

[0047] 若液动冲击器1的长度L在超过3.5m，不建议进行定向作业。

[0048] 一般的，所述液动冲击器1与所述弯角呈反比。即液动冲击器1的长度越长，弯角的角度越小。由于管柱不定向时必须旋转钻井，此时，冲击钻头11相当于偏离中心的位置就越大，所钻的井眼尺寸就越大，同时井壁对钻具的力就越大，不利于钻具的受力安全，所以不同的长度选择不同的角度。当液动冲击器1的长度太大，就不合适定向钻井。

[0049] 在本实施方式中，螺杆钻具3为一可将高压流体动力能转化为扭矩输出的井下工具。螺杆钻具3的下端与弯接头2连接，上端与无磁钻铤4连接。所示的螺杆钻具3与弯接头2连接后，当高压流体通过螺杆钻具3中部时可驱动弯接头2以一定的转速旋转。螺杆钻具3的壳体31上无扶正器12结构且无弯角结构，即为一直螺杆。

[0050] 所述螺杆钻具3的外径小于所述冲击钻头11的外径，以保证钻井岩屑顺利通过所述螺杆钻具3与井筒形成的环空向上排出，同时保证液体流动阻力在一定的数值范围内。具体的，该螺杆钻具3的外径相比冲击钻头11的外径小10mm以上。

[0051] 其中，螺杆钻具3与弯接头2可以为一直螺杆与弯接头2连接，也可以为一体式结构，即螺杆钻具3的下部具有一弯角，弯角的选择与弯接头2的弯角θ选择的要求一致，具体的，本申请在此不再赘述。

[0052] 在所述螺杆钻具3的上部安装有无磁钻铤4。无磁钻铤4为一不具有磁性的钻铤7，在无磁钻铤4中心安放随钻测量(Measure While Drilling简称MWD)。该MWD 5可以随钻测量井眼轨迹参数，包括：井斜角、方位角、工具面角及辅助参数如温度等，从而有利于确定管柱的空间位置，掌握定向钻井空间轨迹。

[0053] 无磁钻铤4的上部可选择安装有稳定器6。当所钻井眼为造斜段或降斜段时，即井眼的井斜为变值时，选择不安装稳定器6；当所述钻井为稳斜段时，即所钻井眼的井斜为一固定值时选择安装稳定器6。

[0054] 在本实施方式中，所述稳定器6的外径小于近钻头的扶正器12的外径，使得管柱在井眼中不与中心平行，而是有一定的小角度，从而有利于增加钻具组合的定向能力。具体的，稳定器6的外径可以比冲击钻头11的外径11小于8mm以上，且稳定器6的外径可以比扶正器12的外径至少小4mm。

[0055] 在本实施方式中，稳定器6上部安装钻铤7。钻铤7上部安装钻杆8至井口。

[0056] 本申请实施方式中提供一种将液动冲击器1应用于定向钻井的钻具组合，包括：自上而下依次连接的液动冲击器1、弯接头2、螺杆钻具3、无磁钻铤4、钻铤7、钻杆8；采用以上钻具组合，通过螺杆钻具3可以提供给液动冲击器1旋转的扭矩，因液动冲击器1主要依靠冲击破碎岩石，对钻具扭矩的需求较低，因此有利于提高螺杆钻具3的使用寿命；同时采用冲击破岩的方式有助于提高钻井效率。

[0057] 本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。
这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

[0058] 除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

[0059] 披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

[0060] 多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

[0061] 本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

[0062] 以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
低温高冲击钻铤-专利编号CN107815615A	2020-05-11	505
一种新型钻铤-专利编号CN104514499A	2020-05-13	640
钻井用钻铤内涂层工艺-专利编号CN104138830A	2020-05-13	1033
井下随钻遥控伸缩钻铤-专利编号CN103775006A	2020-05-14	679
一种可防斜钻铤-专利编号CN103061691A	2020-05-12	937
钻铤切割器-专利编号CN86105695A	2020-05-11	374
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井下随钻遥控伸缩钻铤-专利编号CN103775006B	2020-05-13	113
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