[发明专利]可脱开式定向钻具组合结构与定向钻进方法

说明书

本发明为一种可脱开式定向钻具组合结构与定向钻进方法，可脱开式定向钻具组合结构包括钻头、动力推进短节、随钻测量传输短节、导向控制短节、井下推进器和旋转短节，动力推进短节包括螺杆钻具和推进接头，推进接头包括同轴设置且能相对旋转的第一内筒和第一外筒，螺杆钻具通过第一内筒为钻头提供破岩扭矩和钻压，第一外筒的侧壁上设置能减小摩阻系数的滚动轮结构；随钻测量传输短节用于测量钻井参数并将其传递至导向控制短节；导向控制短节包括可控偏心稳定器，通过控制可控偏心稳定器控制力学特性；井下推进器用于给钻头提供钻压且抵消螺杆钻具的部分反扭矩；旋转短节用于使所述可脱开式定向钻具组合结构与钻杆或连续油管相对脱开。

技术领域

本发明涉及油气钻井领域，特别是定向井、水平井钻井组合与方法,尤其涉及一种可脱开式定向钻具组合结构与定向钻进方法。

背景技术

当前常用的定向井、水平井钻井技术包括以钻杆作为钻井液传输通道的常规钻井方法和以连续油管代替钻杆作为钻井液传输通道的新型钻井方法。

钻杆钻井时一般采用旋转钻进或滑动钻进，滑动钻进常用于定向或纠斜。由于滑动钻进过程中管柱不旋转，摩阻大，钻压小，托压现象频发。

连续管钻井时采用滑动钻进，由于连续油管直径小、管壁薄、屈服强度与抗扭强度低，频繁起下钻后容易发生疲劳破坏、屈曲与扭转破坏，因此在定向和水平段钻进时管柱摩阻扭矩大、井眼净化不良、容易发生粘滞卡钻，方位偏移严重等问题。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种可脱开式定向钻具组合结构与定向钻进方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可脱开式定向钻具组合结构与定向钻进方法，解决现有技术存在的问题，本发明能减小钻进摩阻，减少了控制方位过程中钻杆或连续油管的起下次数，避免管柱发生疲劳破坏。

本发明的目的是这样实现的，一种可脱开式定向钻具组合结构，包括顺序连接的钻头、动力推进短节、随钻测量传输短节、导向控制短节、井下推进器和旋转短节，所述动力推进短节包括螺杆钻具和推进接头，所述推进接头包括同轴设置且能相对旋转的第一内筒和第一外筒，所述第一内筒连接所述螺杆钻具和所述钻头，所述螺杆钻具通过所述第一内筒为所述钻头提供破岩扭矩和钻压，所述第一外筒的侧壁上设置能减小摩阻系数的滚动轮结构；所述随钻测量传输短节用于测量钻井参数并将其传递至所述导向控制短节；所述导向控制短节包括可控偏心稳定器，所述可控偏心稳定器包括能伸缩的翼肋，所述翼肋能伸出压紧井壁以进行滑动纠偏钻进，通过控制所述可控偏心稳定器控制所述可脱开式定向钻具组合结构的力学特性；所述井下推进器用于给钻头提供钻压且抵消螺杆钻具的部分反扭矩；所述旋转短节包括同轴设置且能相对旋转的第二内筒和第二外筒，所述第二内筒与所述井下推进器连接，所述第二外筒连接钻杆或连续油管，所述旋转短节用于使所述可脱开式定向钻具组合结构与钻杆或连续油管相对脱开。

在本发明的一较佳实施方式中，所述随钻测量传输短节包括随钻测量仪器、数据上传机构和无线传输机构，所述随钻测量仪器用于测量钻进过程中的井眼轨迹参数，所述数据上传机构用于将所述井眼轨迹参数上传至所述导向控制短节，所述无线传输机构用于将所述井眼轨迹参数上传至地面。

在本发明的一较佳实施方式中，所述导向控制短节还包括数据接收机构和井下闭环自控仪，所述数据接收机构用于接收所述数据上传机构输出的所述井眼轨迹参数，所述井下闭环自控仪用于将所述井眼轨迹参数与预设参数进行对比，所述井下闭环自控仪根据对比偏差控制所述翼肋的伸缩。

在本发明的一较佳实施方式中，所述井下推进器内设置推靠机构和驱动机构，所述推靠机构能支撑在井壁上以抵消部分螺杆钻具的反扭矩，所述驱动机构驱动所述井下推进器前进以给钻头提供钻压。