[发明专利]一种锚定式震荡系统

说明书

本申请实施例提供了一种锚定式震荡系统，属于钻井技术领域。锚定式震荡系统包括钻柱、解卡执行机构、控制模块和供电模块，钻柱的一端与钻机连接，另一端连接有钻头；解卡执行机构设于钻柱上，解卡执行机构包括锚定震荡组件，锚定震荡组件用于对钻柱提供轴向振动力，以促使钻头钻井或解卡；控制模块用于控制解卡执行机构工作；锚定震荡组件包括固定筒、锚定组件和震荡组件，震荡组件用于给钻柱提供轴向的震荡力，以驱动钻柱沿其轴向振动；锚定组件用于使锚定震荡组件能抵持于井壁，以增强震荡组件的轴向震荡力。这种锚定式震荡系统能够提高对钻柱的水平震荡力，且有利于在钻柱卡钻时提供更有效的解卡力。

技术领域

本申请涉及钻井技术领域，具体而言，涉及一种锚定式震荡系统。

背景技术

水平井是油气开发的主体技术，随着水平井水平段位移的增加，钻柱摩阻增大，钻柱极易“托压”锁死，导致钻压加载异常困难，钻速显著降低，增加了建井周期，钻井成本显著增加；同时，水平井沉砂、掉块等极易诱发卡钻事故，严重时甚至埋钻导致报废井眼，如：近五年重庆、四川页岩气旋转导向系统埋钻超过20套，旋转导向系统损失超过4个亿，若埋钻井眼钻井成本2000万元，埋钻井眼超4亿元，且未考虑处理卡钻事故、打捞、井眼填埋、侧钻等损失，水平井卡钻损失巨大。

水力振荡器可将钻柱静摩擦转换为动摩擦，钻柱摩阻力显著降低，可有效缓解“托压”情况，提高钻速。如专利CN202110517034.8、专利CN201120035719.0、专利CN202110035642.5通过部件之间撞击实现脉冲震击，具有双向震击的优点，一定程度上可提高机械钻速，但其脉冲模式单一，且不具有锚定井壁的装置，能量损失较大，效率低，对解决钻柱“托压”技术难题效果有限；专利CN201220672016.3、专利CN201310503876.3，利用高速流体以及活塞，实现间断冲击，能提高冲击震动但只作用于解卡，且无锚定结构，震击能量小、损耗大；同时，当钻柱卡死时，由于现有水力振荡器缺乏锚定机构，因此无法提供足够大的解卡力，不能有效辅助解卡。

综上，现有技术中的水力振荡器与钻柱串接在一起，并未在井壁上形成有效锚定，在井筒中属于自由状态，震荡时震荡力小、能量损耗大，无法为钻头提供有效震荡冲击，提速效果有限，且震荡模式单一，无法控制震荡频率及振幅等；同时，由于震荡力过小，钻柱卡钻时无法提供有效的解卡力。

发明内容

本申请实施例提供一种锚定式震荡系统，能够提高对钻柱的水平震荡力，且有利于在钻柱卡钻时提供更有效的解卡力。

本申请实施例提供一种锚定式震荡系统，锚定式震荡系统包括钻柱、解卡执行机构、控制模块和供电模块，钻柱的一端与钻机连接，另一端连接有钻头，钻头用于钻井；解卡执行机构设于钻柱上，解卡执行机构包括至少一组锚定震荡组件，锚定震荡组件用于对钻柱提供轴向振动力，以促使钻头钻井或解卡；控制模块用于控制解卡执行机构工作；供电模块，用于给解卡执行机构和控制模块供电；其中，锚定震荡组件包括固定筒、锚定组件和震荡组件，固定筒套设于所述钻柱，震荡组件用于给钻柱提供轴向的震荡力，以驱动钻柱沿其轴向振动；锚定组件用于使锚定震荡组件能抵持于井壁，以增强震荡组件的轴向震荡力。

在本方案中，通过在锚定震荡组件中设置有锚定组件，在利用震荡组件对钻柱进行轴向震荡时，锚定组件可以使得锚定震荡组件抵持(锚定)于井壁上，从而对锚定震荡组件进行有效锚固定，相比于常规的振荡器在井壁中处于自由状态而利用惯性进行轴向震荡而言，将锚定震荡组件锚定在井壁上，在震荡组件对钻头进行震荡冲击时，井壁会承载反作用力后将作用力传递给钻柱，可以使得震荡组件对钻柱的震荡力更大，能量损耗小，提高了震荡组件对钻柱的轴向震荡力，从而提高了水平井的钻孔速率。在进行震荡钻井时，可以提高对钻头的有效震荡冲击力；当钻头卡钻时，震荡组件可以对钻柱提供更强的解卡力，便于钻头解卡，从而保证钻头的正常钻井工作。