一种导向推靠装置及具有导向推靠装置的钻井工具的制作方法

1.本发明涉及石油天然气钻探领域，具体涉及钻探工具，尤其涉及用于石油天然气钻探的工具及其辅助装置。


背景技术：

2.石油天然气钻探领域中，目前常见滑动推靠式垂直钻井工具。滑动推靠式垂直钻井工具在施工过程中，在软泥岩等地层容易产生摩阻。但是，施工方为了达到钻井提速的目的，普遍采用大钻压、大扭矩钻进。在此种工况下，一旦出现工具摩阻，很容易导致垂直钻井工具井下闭环锁紧机构失效。
3.摩阻一般为垂直钻井工具受到的摩擦力大、液柱压力大、工具刚性强所致。摩擦力主要是由垂直钻井工具推靠井壁的正压力导致的，其数值与正压力和井壁摩擦系数相关。液柱压力指特殊地层导致的静液柱压力，在虚泥饼或强水化性泥岩地层问题较为突出。另外，垂直钻井工具刚性强，在大狗腿井段易出现摩阻问题。所以如何在保证纠斜推靠力的前提下减小滑动摩阻成为了一个亟待解决的难题。
4.因此，急需提出一种能够解决上述问题的钻井工具或者至少为钻井工具提供能够解决上述问题的辅助装置，针对不同的地层地质特性尽可能缓解工具摩阻情况。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提出了一种用于滑动推靠式垂直钻井工具的导向推靠装置以及具有该导向推靠装置的钻井工具，用于在保证滑动推靠式垂直钻井工具拥有足够推靠力的前提下，减小垂直钻井工具的井下摩阻。
6.为此，一方面，本发明提供了一种导向推靠装置，其中，该导向推靠装置包括推靠装置本体和将该推靠装置本体与钻井工具本体相连接的附接机构，其中该推靠装置本体具有朝向井壁的外表面和朝向钻井工具本体的内表面，该附接机构安装在内表面上，该外表面具有流线型轮廓线，其中该外表面具有推靠功能区段和非推靠功能区段，该推靠功能区段朝向该井壁突出，且该推靠功能区段的轮廓线与该非推靠功能区段的轮廓线通过平缓流线过度连接，使得在钻井工具本体纠斜时，仅该推靠功能区段与该井壁接触以产生推靠力。
7.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该外表面的下端轮廓线呈尖角形状。
8.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该外表面上附着硬质合金熔覆层。
9.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该附接机构包括在内表面上安装的导向销、固定销及钩板。
10.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该导向销安装在该内表面的上端，且该导向销通过螺纹与该推靠装置本体相连接。
11.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该导向销具有圆柱体构造。
12.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该导向销具有在中间开设的用于导流钻井液的导流孔，并且具有侧向开设的长形孔，该导向推靠装置通过该长形孔以及布置在该长形孔中的连接销与该钻井工具本体连接。
13.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该固定销安装在该内表面的上端且位于该导向销以下，且该固定销通过焊接与该推靠装置本体相连接。
14.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该固定销是具有阶梯圆柱形构造的碟形弹簧固定销，其中该碟形弹簧固定销圆周地布置有碟形弹簧组，该碟形弹簧组支撑该推靠装置本体并缓冲该推靠装置本体对该钻井工具本体的冲击。
15.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该钩板安装在该内表面下端，且该钩板通过焊接与该推靠装置本体相连接。
16.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该钩板将该推靠装置本体与该钻井工具本体限位，以防止由于角度位移导致该导向推靠装置与该钻井工具本体脱离。
17.另一方面，本发明提出了一种钻井工具，该钻井工具包括钻井工具本体，以及根据前述实施例任一项该的导向推靠装置。
18.本发明具有以下有益技术效果：本发明提供的用于滑动推靠式垂直钻井工具的导向推靠装置采用流线型外形设计，在滑动推靠式垂直钻井工具钻进过程中，在保证正常纠斜能力的前提下，减小了推靠装置的厚度及其与井壁的接触面积，进而减小了垂直钻井工具的井下摩阻。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
20.图1示出了根据本发明的导向推靠装置及钻井工具的实施例的示意图；
21.图2示出了图1中a部分的局部放大示意图。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
23.为了解决目前现有的垂直钻井工具的一系列缺点，本发明提出了一种导向推靠装置及具有该导向推靠装置的钻井工具。图1示出了根据本发明的导向推靠装置及钻井工具的实施例的示意图。
24.针对现有技术中存在的问题，根据本发明提出了一种用于滑动推靠式垂直钻井工具的导向推靠装置以及具有该导向推靠装置的钻井工具，用于在保证滑动推靠式垂直钻井工具拥有足够推靠力的前提下，减小垂直钻井工具的井下摩阻。
25.为此，如图1所示，在根据本发明的导向推靠装置中，该导向推靠装置包括推靠装置本体1和将该推靠装置本体1与钻井工具本体6相连接的附接机构。该推靠装置本体1具有朝向井壁w的外表面11和朝向钻井工具本体6的内表面。该附接机构安装在内表面上。在此，
该外表面11具有流线型轮廓线，其中该外表面11具有推靠功能区段111和非推靠功能区段。该推靠功能区段111朝向该井壁w突出，且该推靠功能区段111的轮廓线与该非推靠功能区段的轮廓线通过平缓流线过度连接。在垂直钻井工具纠斜时，导向推靠装置沿动作方向d产生推靠动作，此时仅该推靠功能区段111接触井壁w，对井壁w产生推靠力。以此，能够避免整个外表面11接触井壁w，减小了导向推靠装置与井壁w的接触面积，降低工具井下摩阻。同时这样的结构也能使工具保持足够的推靠力以达到纠斜的目的。
26.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该外表面11的下端轮廓线呈尖角形状。如图1所示，推靠装置本体1的朝向井壁w的外表面11的下端的轮廓线呈尖角形状，在垂直钻井工具向下钻进时起到引导作用，不易导致阻卡。进一步地，该外表面11上附着硬质合金熔覆层。如图1所示，推靠装置本体1的朝向井壁w的外表面11附着一层高硬度硬质合金熔覆层，以防止外表面磨损。
27.图2示出了图1中a部分的局部放大示意图。下面参考图1和图2进一步解释根据本发明的导向推靠装置。
28.如图2和图1所示，在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，附接机构包括在内表面上安装的导向销2、固定销3及钩板4。具体地，在这些实施例中，根据本发明的导向推靠装置进一步由推靠装置本体1、导向销2、固定销3、钩板4组成。其中该推靠装置本体1具有朝向井壁w的外表面11。该外表面11具有流线型轮廓线，其中该外表面11具有推靠功能区段111和非推靠功能区段。该推靠功能区段111朝向该井壁w突出，且该推靠功能区段111的轮廓线与该非推靠功能区段的轮廓线通过平缓流线过度连接。在垂直钻井工具纠斜时，导向推靠装置沿动作方向d产生推靠动作，此时仅该推靠功能区段111接触井壁w，对井壁w产生推靠力。同时，该推靠装置本体11还具有朝向钻井工具本体6的内表面，相应地也可以说该内表面背离井壁w。导向销2、固定销3及钩板4均布置在该内表面上。
29.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该导向销2安装在该内表面的上端，且该导向销2通过螺纹与该推靠装置本体1相连接。参见图2，导向销2安装在推靠装置本体1的内表面上端，通过螺纹(未示出)与推靠装置本体1相连接。进一步地，该导向销2具有圆柱体构造，并且在圆柱体的中间开设有用于导流钻井液的导流孔21。该导向销2还具有侧向开设的长形孔22，该导向推靠装置通过该长形孔22以及布置在该长形孔22中的连接销5与该钻井工具本体6连接。也就是说，导向销2侧向开设的长形孔22与钻井工具本体6通过连接销5连接，作为导向推靠装置的旋转轴。此外，导流孔21用于导流钻井液，避免钻井液在长形孔22中沉积而导致连接销5阻卡。
30.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该固定销3安装在该内表面的上端且位于该导向销2以下，且该固定销3通过焊接与该推靠装置本体相连接。如图2所示，固定销3安装在推靠装置本体1的内表面的上端，位置位于导向销2下方，通过焊接方式与推靠装置本体1相连接。
31.在一些优选的实施例中，该固定销3是具有阶梯圆柱形构造的碟形弹簧固定销，其中该碟形弹簧固定销圆周地布置有碟形弹簧组31，该碟形弹簧组31支撑该推靠装置本体1并缓冲该推靠装置本体1对该钻井工具本体6的冲击。如图2所示，碟形弹簧固定销外形为阶梯圆柱形。该碟形弹簧固定销圆周位置安装有一碟形弹簧组31。碟形弹簧组31主要用于一方面为推靠装置本体1提供支持力，另一方面缓冲推靠装置本体1对钻井工具本体6的冲击。
32.在根据本发明的导向推靠装置的进一步实施例中，该钩板4安装在该内表面下端，且该钩板4通过焊接与该推靠装置本体1相连接。参见图1，钩板4外形为长方形，安装在推靠装置本体1的内表面下端，通过焊接方式与推靠装置本体1相连接。该钩板4将该推靠装置本体1与该钻井工具本体6限位，以防止由于角度位移导致该导向推靠装置与该钻井工具本体6脱离。换句话说，钩板4的作用主要为导向推靠装置限位，防止导向推靠装置由于外力作用沿动作方向d产生过大角度位移。一旦导向推靠装置产生过大角度位移，将会损毁导向销2、固定销3、连接销5等连接机构，导致导向推靠装置脱离垂直钻井工具本体6，造成复杂的井下事故。
33.另一方面，本发明提出了一种钻井工具，该钻井工具包括钻井工具本体6，以及根据前述实施例任一项该的导向推靠装置。该钻井工具由于导向推靠装置的构造及功能，在滑动推靠式垂直钻井工具钻进过程中，在保证正常纠斜能力的前提下，减小了推靠装置的厚度及其与井壁的接触面积，进而减小了垂直钻井工具的井下摩阻。
34.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、结构和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
35.还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
36.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种导向推靠装置，其特征在于，所述导向推靠装置包括推靠装置本体和将所述推靠装置本体与钻井工具本体相连接的附接机构，其中所述推靠装置本体具有朝向井壁的外表面和朝向钻井工具本体的内表面，所述附接机构安装在所述内表面上，所述外表面具有流线型轮廓线，其中所述外表面具有推靠功能区段和非推靠功能区段，所述推靠功能区段朝向所述井壁突出，且所述推靠功能区段的轮廓线与所述非推靠功能区段的轮廓线通过平缓流线过度连接，使得在钻井工具本体纠斜时，仅所述推靠功能区段与所述井壁接触以产生推靠力。2.根据权利要求1所述的导向推靠装置，其特征在于，所述外表面的下端轮廓线呈尖角形状。3.根据权利要求1所述的导向推靠装置，其特征在于，所述外表面上附着硬质合金熔覆层。4.根据权利要求1至3任一项所述的导向推靠装置，其特征在于，所述附接机构包括在所述内表面上安装的导向销、固定销及钩板。5.根据权利要求4所述的导向推靠装置，其特征在于，所述导向销安装在所述内表面的上端，且所述导向销通过螺纹与所述推靠装置本体相连接。6.根据权利要求5所述的导向推靠装置，其特征在于，所述导向销具有圆柱体构造。7.根据权利要求5所述的导向推靠装置，其特征在于，所述导向销具有在中间开设的用于导流钻井液的导流孔，并且具有侧向开设的长形孔，所述导向推靠装置通过所述长形孔以及布置在所述长形孔中的连接销与所述钻井工具本体连接。8.根据权利要求4所述的导向推靠装置，其特征在于，所述固定销安装在所述内表面的上端且位于所述导向销以下，且所述固定销通过焊接与所述推靠装置本体相连接。9.根据权利要求8所述的导向推靠装置，其特征在于，所述固定销是具有阶梯圆柱形构造的碟形弹簧固定销，其中所述碟形弹簧固定销圆周地布置有碟形弹簧组，所述碟形弹簧组支撑所述推靠装置本体并缓冲所述推靠装置本体对所述钻井工具本体的冲击。10.根据权利要求4所述的导向推靠装置，其特征在于，所述钩板安装在所述内表面下端，且所述钩板通过焊接与所述推靠装置本体相连接。11.根据权利要求10所述的导向推靠装置，其特征在于，所述钩板将所述推靠装置本体与所述钻井工具本体限位，以防止由于角度位移导致所述导向推靠装置与所述钻井工具本体脱离。12.一种钻井工具，其特征在于，所述钻井工具包括钻井工具本体，以及根据前述权利要求1至11任一项所述的导向推靠装置。

技术总结
本发明涉及一种导向推靠装置及具有导向推靠装置的钻井工具。该导向推靠装置包括推靠装置本体和将推靠装置本体与钻井工具本体相连接的附接机构，推靠装置本体具有朝向井壁的外表面和朝向钻井工具本体的内表面，附接机构安装在内表面上，外表面具有流线型轮廓线，外表面具有推靠功能区段和非推靠功能区段，推靠功能区段朝向井壁突出，且推靠功能区段的轮廓线与非推靠功能区段的轮廓线通过平缓流线过度连接，使得在钻井工具本体纠斜时，仅推靠功能区段与井壁接触以产生推靠力。根据本发明的导向推靠装置及钻井工具在钻井工具钻进过程中，在保证正常纠斜能力的前提下，减小了推靠装置的厚度及其与井壁的接触面积，进而减小了垂直钻井工具的井下摩阻。垂直钻井工具的井下摩阻。垂直钻井工具的井下摩阻。


技术研发人员：杨春 黄峰 陈军 魏庆振 陈燕 马哲 王九龙 刘立超 张长春 马强
受保护的技术使用者：中国石油集团渤海钻探工程有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/7/13