[发明专利]一种注压式双层钻柱防斜打直钻井工具

说明书

本发明涉及一种注压式双层钻柱防斜打直钻井工具，用于钻井工程中打直井(或直井段)。其结构主要包括：动力短节总成、双层钻柱总成、下接头总成和钻头组成，动力短节总成提供使双层钻柱内部钻柱受压，外部钻柱受拉的动力；双层钻柱总成包括内部钻柱和外部钻柱，在动力短节总成和下接头总成的作用下处于内部钻柱受压，外部钻柱受拉状态；下接头总成连接双层钻柱总成和钻头。本发明中外部钻柱在未承受钻压之前处于受拉状态，在承受钻压时，双层钻柱总成所受拉力一部分用以抵消钻压对双层钻柱总成所施加的压力，双层钻柱总成仍然处于内部钻柱受压，外部钻柱受拉状态，使钻柱不至被压弯，从而实现防斜打直目的。本发明不减小钻压，结构相对简单。

技术领域

本发明属于一种石油与天然气钻井工具领域，具体涉及一种注压式双层钻柱防斜打直钻井工具。

背景技术

随着石油与天然气资源的勘探与开发的不断发展，钻井所遇到的诸如地层构造(例如高陡斜地质构造)、地层硬度不均、钻具类型和结构以及钻具组合等问题，致使在钻井过程中，所钻直井(或直径段)井眼轨迹不能达到预期目的(完全垂直或者全井井斜为0°)。如此，“防斜打直”技术能在一定程度上减小钻井成本，避免资源浪费。

为更大程度的降低因井斜造成钻井成本，防斜和纠斜技术是一个永恒的研究课题。传统的垂直钻井工具(如满眼钻具组合和钟摆钻具)主要以钻具侧向力作为防斜或降斜的动力来源，以牺牲钻压和钻速为代价，因而存在很大局限性。此外，偏心钻具、偏轴钻具、柔性钻具、反钟摆钻具以及导向钻具等垂直钻井工具，虽能较好地控制井斜，提高机械钻速，但是诸如此类的钻具组合不但结构比较复杂且仍没有足够抵抗地层造斜力的能力。

综合分析现有垂直钻井工具的工作原理，要么是通过牺牲钻压和钻速来实现防斜目的，要么钻具组合结构相对较为复杂，要么因存在大量电子元件，不能承受高温且结构也相对复杂，可靠性差。针对现有垂直钻井工具存在的相关问题，研发结构简单、不牺牲钻压和钻速、相对较为可靠的防斜打直钻井工具对于推动钻井领域的发展意义深远。

发明内容

本发明旨在解决现有垂直钻井工具中以牺牲钻压和钻速、可靠性差、不能承受高温以及结构复杂等问题，为油气钻井领域提供一种结构相对简单、不以牺牲钻压和钻速，可靠性相对较高的防斜打直钻井工具。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种注压式双层钻柱防斜打直钻井工具，包括动力短节总成、双层钻柱总成、下接头总成和钻头。其中动力短节总成包括上接头、中接头、限位筒、中心管、本体、活塞环、活塞Ⅰ、弹簧Ⅰ、传力筒Ⅰ、碟簧垫环、碟簧组、止推轴承、传力筒Ⅱ、活塞Ⅱ、弹簧Ⅱ、弹簧筒；双层钻柱总成包括密封筒、内部钻柱、外部钻柱；下接头总成包括接头本体、弹簧筒。其特征在于：双层钻柱防斜打直钻井工具自上而下为动力短节总成、双层钻柱总成、下接头总成和钻头依次连接。

本发明具有的有益效果是：注压式双层钻柱防斜打直钻井工具承受钻压之前，在动力短节总成提供的动力作用下，对双层钻柱总成中的内部钻柱产生挤压，使得内部钻柱处于受压状态；内部钻柱对外部钻柱施以反作用的拉力，使得外部钻柱处于受拉状态。注压式双层钻柱防斜打直钻井工具承受钻压时，双层钻柱总成中外部钻柱在预先所受拉力一部分用以抵消所受钻压，使得外部钻柱在承受钻压时仍然处于受拉状态，从而实现防斜打直钻井作业。本发明结构简单、可靠性相对较高、不牺牲钻压和钻速，节约钻井成本。

进一步，所述动力短节总成中，在下部碟簧垫环与传力筒Ⅱ之间设有止推轴承。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：在旋进动力短节总成中接头时和限位筒时下部的传力筒Ⅱ能够保持静止。

进一步，所述动力短节总成中，活塞Ⅰ设置于传力筒Ⅰ小径端且可浮动，在传力筒Ⅰ大径端和活塞Ⅰ的密封圈槽内设置密封圈，将传力筒Ⅰ与活塞Ⅰ设置于本体内部，在传力筒Ⅰ小径端外壁与本体内壁的环形空间内形成密封腔Ⅰ，在密封腔内设置弹簧Ⅰ。