大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具.pdf

本实用新型公开了大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具，该钻具包括大直径聚晶金刚石钻头和常规钻具，所述钻具还包括螺杆钻具，该螺杆钻具与大直径聚晶金刚石钻头直接连接，再在螺杆钻具上面连接常规钻具，螺杆钻具通过总成马达利用钻井液的液压动能驱动大直径聚晶金刚石钻头。本实用新型利用螺杆钻具结构特性，加快钻头旋转速度，增加大直径聚晶金刚石钻头单位时间内对岩石的切削频率，可以有效的提高钻井的机械钻速。

1、  大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具，该钻具包括大直径聚晶金刚石钻头和常规钻具，其特征在于，所述钻具还包括螺杆钻具，该螺杆钻具与大直径聚晶金刚石钻头直接连接，再在螺杆钻具上面连接常规钻具，螺杆钻具通过总成马达利用钻井液的液压动能驱动大直径聚晶金刚石钻头。

2、  根据权利要求1所述的大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具，其特征在于，所述钻具中的螺杆钻具底端通过配合接头I连接大直径聚晶金刚石钻头，上端通过配合接头II连接钻挺；该钻挺通过配合接头III连接钻杆。

3、  根据权利要求2所述的大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具，其特征在于，所述配合接头I由定向接头和保护接头组成，螺杆钻具底端通过定向接头连接保护接头一端，该保护接头另一端直接连接大直径聚晶金刚石钻头。

4、  根据权利要求3所述的大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具，其特征在于，所述定向接头的弯曲度数满足公式：μ＝57.3(a-b)/d，其中μ为弯曲角度，a为长边长度，b为短边长度，d为外径。

大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具
技术领域：
本实用新型涉及一种用于石油天然气钻井的钻具，特别涉及一种能够进行快速钻井的大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具。
背景技术：
现有钻井技术一般采用三牙轮钻头和聚晶金刚石(简称PDC)钻头进行钻井，其中三牙轮钻头可适应大部分地层钻进，聚晶金刚石钻头一般适用研磨性较小的地层钻进。在钻井过程中三牙轮钻头由于自身结构关系一般和常规钻具配合使用进行低速钻进，聚晶金刚石钻头由于自身没有活动部件一般和常规钻具配合使用或与螺杆钻具配合使用，但与螺杆钻具配合进行使用时，一般都局限于小直径钻头(￠215.9mm)的使用上，通过这种方法在一定程度上提高了钻井的速度，但对于较深井的上部地层一般使用￠241.30mm～￠311.15mm的钻头较多，因次，这在很大程度上制约着钻井速度的进一步提高，由于钻井工作是一项高风险、高成本、高难度的技术工艺，且随着钻井时间的增加，工程的风险性也随之增加，所以提高钻井速度，缩短钻井时间也成为各钻井技术领域重点研究的技术课题。
实用新型内容：
本实用新型为解决现有钻井技术中上部地层用大直径钻头加常规钻具所存在的问题，而提供一种用螺杆钻具与大直径聚晶金刚石钻头直接连接，再在螺杆钻具上面连接常规钻具的新型钻具，其能够提高钻井速度，缩短钻井时间。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案：
大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具，该钻具包括大直径聚晶金刚石钻头和常规钻具，所述钻具还包括螺杆钻具，该螺杆钻具与大直径聚晶金刚石钻头直接连接，再在螺杆钻具上面连接常规钻具，螺杆钻具通过总成马达利用钻井液的液压动能驱动大直径聚晶金刚石钻头。
所述钻具中的螺杆钻具底端通过配合接头I连接大直径聚晶金刚石钻头，上端通过配合接头II连接钻挺；该钻挺通过配合接头III连接钻杆。
所述配合接头I由定向接头和保护接头组成，螺杆钻具底端通过定向接头连接保护接头一端，该保护接头另一端直接连接大直径聚晶金刚石钻头。
所述定向接头的弯曲度数满足公式：μ＝57.3(a-b)/d，其中μ为弯曲角度，a为长边长度，b为短边长度，d为外径。
根据上述技术方案得到的本实用新型利用螺杆钻具结构特性，加快钻头旋转速度，增加大直径聚晶金刚石钻头单位时间内对岩石的切削频率，可以有效的提高钻井的机械钻速，其具有以下优点：
1、钻头转速高，单位时间内对岩石的切削频率快。大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具组合，利用螺杆钻具马达总成的作用，将钻井液的液压动能转变为大直径聚晶金刚石钻头对岩石破碎的机械能，达到了利用常规钻具所不能达到的效果，加快了钻井速度。
2、可降低钻具的负荷，延长钻具的使用寿命。大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具组合，改变了以往用转盘全力驱动井下钻具带动钻头旋转的方式，利用螺杆钻具高速旋转带动钻头转动的特性，减轻了转盘全驱动时钻杆要承受较大负荷扭矩，避免钻杆对井壁和套管的磨损和扰动，降低了井内复杂，减少了钻具事故的发生。
3、螺杆钻具作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量，增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率。
4、大直径聚晶金刚石钻头加螺杆钻具组合可以有效减轻提供动力柴油机的负荷，节约了能耗，降低了钻井成本。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式：
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
本实用新型采用螺杆钻具与大直径聚晶金刚石钻头直接连接，再在螺杆钻具上面连接常规钻具的新型钻具，代替原始钻井工艺中所用的大直径聚晶金刚石钻头加常规钻具进行钻井工作，在钻井过程中利用螺杆钻具通过钻井液可产生高转速特性的原理，加快大直径聚晶金刚石钻头在井底的旋转速度，增加单位时间内钻头对井底岩石的切削频率，从而达到提高钻井机械钻速的目的。
为了达到此目的，本实用新型中涉及的钻具包括大直径聚晶金刚石钻头、配合接头、螺杆钻具、配合接头、钻挺、配合接头以及钻杆；该钻具由上述部件依次组合而成，其能使上部地层的钻井速度比用常规钻具组合钻井时间节约1/4左右，增加了起下钻和下套管的顺利程度。
基于上述原理本实用新型具体实施时如下，参见图1：
1、根据钻井设计要求，了解地层地质情况，选择相应的大直径聚晶金刚石钻头1。
2、在大直径聚晶金刚石钻头1上面用配合接头连接螺杆钻具，并在螺杆钻具上面连接钻挺和钻杆钻具；具体的连接关系如图1所示，大直径聚晶金刚石钻头1依次通过保护接头2和定向接头3与螺杆4连接，定向接头3与螺杆4连接时，先通过定向键套11连接螺杆4，再通过定向键9和定向螺钉10固定定向键套11以达到与螺杆4连接的目的，该定向接头的弯曲度数必需满足公式：μ＝57.3(a-b)/d，其中μ为弯曲角度，a为长边长度，b为短边长度，d为外径；螺杆4的另一端通过常见配合接头5与无磁钻挺6的一端连接，同时无磁钻挺6的另一端通过常见配合接头7与钻杆8连接，通过上述组合方式，得到本实用新型涉及的新型钻具；该钻具利用螺杆钻具马达总成的作用，将钻井液的液压动能转变为大直径聚晶金刚石钻头对岩石破碎的机械能，达到了利用常规钻具所不能达到的效果，加快了钻井速度。
3、在下井之前检查钻头水眼，并保证井眼畅通，确保螺杆钻具顺利下到井底。
4、处理好钻井液，含沙量不得大于1％，并清除纤维杂质。
5、用木棒下压旁通阀活塞至下死点，然后松开，检查是否灵活。
6、下钻过程中要控制下放速度，一般以10m/min为宜，以防钻头插入沉砂中堵死钻头喷嘴和螺杆钻具。下钻途中可以适当短时开泵循环顶通水眼。
7、距离井底20米左右前先开泵，再下至井底，然后在提离井底1～2m循环，记录循环正常后的立管压力，随后逐渐加压钻进。
8、根据泵压情况确定合适的钻压，以不憋泵钻压为好。
通过上述的具体实施方式进行具体应用的实施例如下：
(一)
长庆油田双河区块双12-2井，采用121/4″PDC钻头加￠172mm的直螺杆进行表层钻进，钻进井段0.00～342.56m，钻进层位：黄土层，钻进参数：钻压80KN，转盘转速65转/min，泵压7.0MPa，排量34L/s，总进尺342.56m，机械钻速51.23m/h，所用时间6.68h。
(二)
长庆油田靖边区块G1-13井，采用91/2″PDC钻头加￠172mm的直螺杆进行二开钻进，钻进层位：纸坊组～刘家沟组，钻进井段1793.00～2288.00m，钻进参数：钻压80KN，转盘转速65转/min，泵压8.0MPa，排量34L/s，总进尺495m，机械钻速18.15m/h，所用时间27.27h。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。