一種大斜度井巖屑床清除工具的製作方法

2023-05-14 08:39:41 2

本實用新型應用於地質勘探鑽具領域，涉及石油勘探井井下工具，具體涉及一種大斜度井巖屑床清除工具。

背景技術：

大斜度井在石油鑽井技術領域的開發應用越來越多，大斜度井鑽井過程中產生的巖屑受到自身重力的影響，會在井眼下井壁沉積，沉積到一定程度會形成巖屑床，巖屑床的形成會給鑽井施工帶來憋泵、卡鑽等一系列安全隱患；一般採用提高返速法、改善泥漿性能法、短程起下鑽法和巖屑床清除工具法等清除方法消除巖屑床沉積；提高環空返速法受到鑽井設備的限制效果不明顯；改善泥漿性能只能部分緩解巖屑的沉積，並不能清除巖屑床；短程起下鑽法會導致非生產時間的增加，降低鑽井效率，以上各種方法均無法達到高效清除巖屑床的目的。

現有技術中還採用V形槽、螺旋型槽道結構的巖屑床清除器來破壞和清除巖屑床，V型槽存在拐角尖端，會對井壁產生上、下和側向的切削力，在清除巖屑的同時，會導致井徑的擴大；而螺旋型槽道結構的巖屑清除鑽杆上需要布置6～7個螺旋槽道，在實際的加工過程中工作量大，且生產製造成本高。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種大斜度井巖屑床清除工具，能夠高效清除大斜度井鑽井過程中巖屑床，同時提高鑽井施工的安全性和效率。

本實用新型的大斜度井巖屑床清除工具，包括杆體和杆體工作段上的螺旋槽，其特徵在於：杆體前端為公扣端，後端為母扣端；螺旋槽在圓周上分布為三條並行，在縱向上分為接近公扣端的前段和接近母扣端的後段，兩段之間平滑過渡；前段和後段螺旋槽的螺旋角度不一樣，前段螺旋槽的螺旋升角為68～72°，後段螺旋槽的螺旋升角為48～52°°；

所述後段螺旋槽縱向長度尺寸為前段螺旋槽縱向長度尺寸的兩倍；

所述杆體上分布有複合片；

所述複合片在杆體上均勻分布；

所述複合片為半圓球形凸起；

所述前段最大直徑略大於後段最大直徑；

所述杆體內部具有安裝螺紋孔；

所述大斜度井巖屑床清除工具適用於井斜≥30°。

本實用新型大斜度井巖屑床清除工具，螺旋型槽道結構能夠消除上、下和側向切削力，環空流體流經螺旋槽後形成較強的旋流，在螺旋槽道附近產生強烈的旋渦；分段螺旋槽結構一方面能對沉積於井眼低邊的巖屑形成更有效的衝刷，另一方面能使流體從小環空流向大環空；同時小環空中的流體在螺旋槽道鉤角附近形成低壓區，有利於將巖屑捲入螺旋槽道，並在鑽杆轉動產生的離心力作用下將巖屑甩向大環空，高效清除大斜度井鑽井過程中堆積的巖屑，提高鑽井施工的安全性和效率。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的大斜度井巖屑床清除工具平面結構示意圖；

圖2是圖1的A-A向剖面結構示意圖；

圖3是圖1的B-B向剖面結構示意圖。

具體實施方式

如圖所示，一種大斜度井巖屑床清除工具，包括杆體1，杆體1前端為公扣端，後端為母扣端；杆體1上均勻分布三條並行的螺旋槽，三條螺旋槽在圓周方向上的扇形夾角為60°，相鄰螺旋槽之間的杆體在圓周方向上的扇形夾角也為60°，螺旋型槽道結構能夠消除上、下和側向切削力，環空流體流經螺旋槽後形成較強的旋流，在螺旋槽道附近產生強烈的旋渦；螺旋槽在縱向上分為接近公扣端的前段2和接近母扣端的後段3，兩段之間平滑過渡；前段2和後段3螺旋槽的螺旋角度不一樣，前段2螺旋槽的螺旋升角為68～72°，後段3螺旋槽的螺旋升角為48～52°；前後兩段螺旋槽結構一方面能對沉積於井眼低邊的巖屑形成更有效的衝刷，另一方面能使流體從小環空流向大環空，同時小環空中的流體在螺旋槽道鉤角附近形成低壓區；杆體1上還均勻分布有複合片4，複合片4能夠擴大杆體1與巖屑的接觸面，增加杆體1與巖屑的摩擦力，有利於將巖屑捲入螺旋槽道，並在鑽杆轉動產生的離心力作用下將巖屑甩向大環空，高效清除大斜度井鑽井過程中堆積的巖屑，提高鑽井施工的安全性和效率。

本實施例的大斜度井巖屑床清除工具，前段2的螺旋槽為機械清潔區，縱向長度為300mm，深度為31.5mm，螺旋升角為70°；後段3的螺旋槽為水力提速區，縱向長度為600mm，深度為26.5mm，螺旋升角為50°；前段2螺旋升角、槽深尺寸較大，有利於將巖屑捲入螺旋槽，後段3螺旋升角、槽深尺寸較小，有利甩出巖屑；前段2最大直徑為196.5mm，後段3最大直徑為191.5mm，前段2最大直徑略大於後段3最大直徑，後段3螺旋槽長度尺寸為前段2螺旋槽縱向長度尺寸的兩倍，後段3螺旋槽將前段2螺旋槽捲入的巖屑甩出，巖屑清除更徹底；複合片4為半圓球形凸起，增加杆體1與巖屑接觸面與摩擦力的同時，又防止巖屑磨損杆體1，延長杆體1使用壽命；杆體1內部具有安裝螺紋孔，通過螺紋孔與動力驅動機構安裝連接，杆體1最大外徑尺寸為165mm，最小內徑為71.4mm，適用於井斜≥30°；能夠作為一種工具短節，連接在鑽杆上隨鑽使用，既能夠避免巖屑床的沉積，將巖屑床帶離下井壁，還可以改變鑽井液的流動方向，提高鑽井液的流動速度，能夠有效清除大斜度井鑽井過程中的巖屑床，充分滿足了大斜度井清除巖屑床的需求，同時降低了製造成本，解決了大斜度井巖屑床清除問題，消除了大斜度井鑽井過程中巖屑床沉積帶來的風險。

本實用新型的巖屑床清除工具在井下使用時，杆體通過安裝螺紋孔連接在鑽杆上，杆體攪動巖屑床，將巖屑帶離下井壁，並將其帶入前段螺旋槽中，前段螺旋槽能夠起到導流作用，而後進入後段螺旋槽中，後段螺旋槽能夠對進入其中的鑽井液進行提速，並增大鑽井液的紊流程度，實現鑽井液的快速運移，避免巖屑床的堆積，從而達到高效清除巖屑床的目的；工具前段的機械清潔區通過舉升作用和挖鏟作用，能夠避免巖屑向下井壁的沉積，並能夠將已經沉積的巖屑帶離下井壁；工具後段的水力提速區通過阿基米德螺旋效應和離心力的作用，能夠提高巖屑的運移速度，改變鑽井液的流動方向，將巖屑甩向井壁。