[发明专利]一种用于降低水平井段摩阻的防托压工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种在定向井、水平井、大位移井钻进中用于降低水平井段摩擦阻力、提高水平段延伸钻进能力的防托压工具。

背景技术

随着勘探开发进程的不断深入，定向井、水平井、大位移井所占的比例越来越大。长水平段钻井技术在国内外得到广泛应用，主要得益于其较好的投入产出比。目前，国外水平井钻井成本已降至直井的1.2～2倍，而产量则是直井的4～8倍。水平井技术作为一项有潜力的新技术，主要有以下优势：恢复老井产能、开发复杂类型油气藏、有利于勘探开发评价、有利于环境保护。大位移井技术是随着随钻测量钻井技术、地质导向钻井技术、闭环钻井技术的发展而新兴的一种钻井技术，已基本成为开发滩海和海上油气资源的重要手段。目前，国外已经钻成了水平位移超万米的大位移井，而国内依靠自身力量只能完成水平位移约4000m 的大位移井。在水平井与大位移井的钻井过程中，由于摩擦阻力大，使得钻井效率低、钻井周期长、钻井成本高，这成为制约水平井和大位移井发展的主要瓶颈。在现场实践中，由于管柱的摩阻扭矩太大，可能出现以下情况：机械钻速明显变低；钻具不能上起或发生断钻具事故；达不到井身轨迹的设计要求，目的层中靶率低。

连续油管技术是一种经济、效率、环保的作业手段，该技术在洗井、打捞、水平井、大位移井、现有井开窗侧钻等作业中具有较大的优势，其将成为油田增产、难动用储量开采和提高最终采收率的主导技术之一。自上世纪90年代，到目前为止，全世界使用连续油管钻井7000余口，且每年增加750~850口，应用越来越广泛；与此同时，随着水平井数量的增多，连续油管在水平井段的长度增加，连续油管与井壁摩擦力增大，由于连续管尺寸小、柔度大，传递钻压能力差，因而造成其钻水平段进尺有限，仅仅依靠地面注入头产生的水平驱动力往往不能使连续油管达到预期的深度，连续油管在水平井段下入难这一问题也成为制约其发展的主要因素之一。

降低水平段中钻柱的前行摩擦阻力，是确保水平井或大位移井延伸钻进长水平段的关键。

发明内容

本发明的目的是：为了克服上述难点，提高水平井与大位移井水平段的延伸钻进能力，特提出一种用于降低水平井段摩阻的防托压工具，该工具可以降低钻柱与井壁之间的摩擦阻力，提高水平段延伸钻进能力。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于降低水平井段摩阻的防托压工具，其结构是由脉冲部件和振动部件组成；脉冲部件主要由上接头、动力部件、上防磨块、上固定套、下防磨块、下固定套、下阀体和下接头组成；上接头通过螺纹连接在动力部件上端，下接头通过螺纹连接在动力部件下端，下阀体靠螺纹连接在下接头上端内孔中，下防磨块安装在下阀体上端，靠下固定套与下阀体螺纹连接固定；振动部件主要由花键传动轴、花键扶正筒、上密封组、锁定螺母、碟簧、固定套筒、支撑壳体、活塞杆、活塞套、活塞螺帽、下密封组和脉冲短接组成；花键扶正筒、固定套筒、支撑壳体和脉冲短接从上至下依次靠螺纹连接，花键传动轴安装在花键扶正筒、固定套筒、支撑壳体和脉冲短接配合形成的孔内，花键传动轴与花键扶正筒靠花键配合，花键传动轴和花键扶正筒分别有4-12个花键和花键槽，锁定螺母靠螺纹与花键传动轴连接，碟簧安装在花键传动轴外壁与固定套筒内孔形成的间隙内，靠锁定螺母和支撑壳体端面定位，活塞杆靠螺纹与花键传动轴小端连接，活塞螺帽靠螺纹与活塞杆连接，活塞套安装在支撑壳体内孔和活塞杆外壁之间，靠支撑壳体内孔端面和脉冲短接螺纹端面定位；振动部件过螺纹连接在脉冲部件上端。 

动力部件由防掉总成、马达定子和马达转子组成，马达定子与马达转子头数比为1:2，马达转子下端有2～4个水眼；上防磨块与马达转子下端面配合，靠上固定套与马达转子下端螺纹连接固定。

上防磨块、上固定套、下防磨块、下固定套和下阀体组成阀部件。

上密封组由防尘圈、2～3组动密封圈和耐磨环组成，防尘圈、动密封圈和耐磨环均安装在花键传动轴外壁和花键扶正筒内孔之间；下密封组由4～6组静密封圈、2～3组动密封圈和耐磨环组成，静密封圈安装在活塞套外壁和支撑壳体内孔之间，动密封圈和耐磨环均安装在活塞杆外壁和活塞套内孔之间；上密封组和下密封组之间的间隙内注满润滑油。

花键扶正筒和支撑壳体上均有用于注润滑油的顶丝。