CN101769133A - 一种钻磨钻具管柱结构 - Google Patents

Abstract

一种钻磨钻具管柱结构，涉及井下修井作业采用螺杆钻具钻磨的管柱组合，采用两级分流的方法，设计了一种小尺寸螺杆钻具钻磨管柱结构，包括连结油管、分流接头和钻具，由下到上依次连接钻磨工具、螺杆钻具、下端分流接头、下端连接油管、上端连接油管、上端分流接头、油管串，通过分流减少向下轴向流的液体数量，达到减轻修井液对螺杆钻具的压力，确保螺杆钻具以最优流量工作，分流的修井液可以有效地携带钻屑向上流动，确保洗井排量，因此具有避免井下复杂、延长螺杆钻具寿命的特点。

Description

一种钻磨钻具管柱结构

技术领域：一种钻磨钻具管柱结构，用于采用螺杆钻具进行井下修井作业，涉及石油开发中的修井工具制造，尤其是井下修井作业在小井眼中采用螺杆钻具进行钻磨的管柱组合。

背景技术：目前，螺杆钻具是井下修井作业常用的修井工具，广泛用于钻磨作业，但是，在小尺寸尾管内进行修井作业时使用螺杆钻具进行钻磨作业，由于井眼较小，就会受到井眼尺寸的限制，原因是：由于生产井下部的井眼尺寸小，使用的螺杆钻具的尺寸也要小，而小尺寸的螺杆钻具的额定流量较低，为了满足洗井的需要，生产井上部大尺寸的尾管或者套管内洗井又需要较大的排量，而能够用于生产井下部小井眼的小尺寸螺杆钻具的额定流量较低，低于上部大尺寸尾管或者套管内洗井携砂需要的大排量，如果钻磨过程中产生的钻屑不能及时被携带到地面，就会向下沉，这样就容易发生卡钻等井下复杂情况，因此不能满足钻磨工艺的要求；如：在井身结构为139.7mm的套管、101.6mm尾管的小井眼中进行尾管内的钻磨作业，修井常用的钻磨管柱由下而上依次为：钻磨工具、73螺杆钻具、60.3mm油管和73mm油管，139.7mm的套管内需要的洗井排量一般不小于8L/s，但是，目前使用的73螺杆钻具的额定流量仅为2～4L/s，(额定流量马达压降2.4MPa，额定转速125～270RPM，)远低于洗井需要的排量，又如：在井身结构为244.5mm的套管、177mm尾管、127mm尾管的小井眼内实施钻磨作业，修井常用钻磨管柱由下而上依次为：钻磨工具、89螺杆钻具或95螺杆钻具、油管(127mm尾管内用73mm油管、244.5mm的套管和177mm尾管内用73mm油管，也可用89mm油管)，在244.5mm的套管内需要的洗井排量一般不小于24L/s，在177mm的尾管内需要的洗井排量一般不小于14L/s，但是，目前的89螺杆钻具定流量仅为3～8L/s，(额定马达压降2.4MPa，额定转速95～200RPM)，95螺杆钻具额定流量一般也不超过13L/s，因此也不能满足钻磨工艺要求；由于受尺寸的限制，转子难以制造成空心的(转子)，小尺寸螺杆钻具也就不能制造成中空分流型螺杆钻具，因此进入螺杆钻具的修井液全部通过马达，但是，即使小尺寸螺杆钻具以最大额定流量工作也不能满足钻磨工艺要求，为了满足钻磨工艺要求，只能加大排量，使螺杆钻具超负荷工作，这样会导致螺杆钻具的转子超速转动，马达压降增加，磨损加快，并且因此导致螺杆钻具使用寿命短、容易发生损坏、断落以及卡钻等井下复杂；为了解决小尺寸螺杆钻具额定流量小的不能满足钻磨工艺的问题，现有技术的通常作法是：①使螺杆钻具超过额定流量工作，②调节修井液性能增加其携带钻屑能力，③使用研磨性钻磨工具减小钻磨产生的钻屑颗粒的外径，降低钻屑下沉速度，④降低钻磨速度以降低修井液中的钻屑含量，并定时将钻磨工具提离井底循环以清除钻屑；这些办法虽然可以解决一些问题，但是，这些办法不仅效率低、成本高，而且由于没有解决小尺寸螺杆钻具额定流量小限制钻磨工艺的问题，因此还是不能从根本上解决存在的问题。

发明内容：本发明的目的是针对现有技术的问题，采用两级分流的方法，设计了一种既可满足上部井段大尺寸尾管或套管内洗井的大排量，又能满足小尺寸螺杆钻具正常工作的小排量的钻磨钻具管柱结构。

本发明是这样实现的：本发明包括连结油管和分流接头，其特征在于：所述连接油管包括下端连接油管1和上端连接油管6，所述下端连接油管1的外径≤上端连接油管6的外径；分流接头包括下端分流接头5和上端分流接头5a，在所述的下端分流接头5和上端分流接头5a上设置有分流孔2和7；在所述上端分流接头5a上设置有2～6个分流孔，在下端分流接头5上也设置有2～6个分流孔。

实施钻磨作业时，由地面设备注入的修井液由油管串后，首先经过上端分流接头5a，在压力下，由上向下的轴向流通过上端分流接头5a向下流动，部分修井液通过分流孔7进入环空，直接向上流动；向下流动的主流修井液流经油管6、油管1到达下端分流接头5，在下端分流接头5处，再次分流，轴向流继续向下为螺杆钻具3提供动力，部分通过下端分流接头5的分流孔2进入环空向上流动，向下流动的轴向流修井液流过螺杆钻具3，驱动螺杆钻具3工作，然后修井液经过钻磨工具4后进入环空携带钻磨产生的钻屑向上流动，在向上流动的过程中与从分流孔2和7分流出来的修井液汇合向上流动，共同携带井内的钻屑向上流动，直到返出井口。

本发明的优点和有益效果是：本发明在连接油管之间和螺杆钻具后端设置的分流接头，可以通过分流减少向下的轴向流的液体数量，达到减轻修井液对螺杆钻具的压力，确保螺杆钻具以最优流量工作，起到保护螺杆钻具的目的，同时，分流出来的修井液在返回地面时可以有效地携带钻屑向上流动，确保尾管和套管内的洗井排量，满足钻磨工艺要求，因此具有避免井下复杂、延长了螺杆钻具寿命、提高作业效率、节约了作业成本的特点。

附图说明：

图1是本发明在井眼中的组合结构示意图。

下面结合附图对本发明进一步说明：本发明包括连结油管、分流接头和钻具，钻具，连接油管包括下端连接油管1和上端连接油管6，分流接头包括下端分流接头5和上端分流接头5a，钻具包括钻磨工具4、螺杆钻具3，连接顺序由下到上依次为：钻磨工具4、螺杆钻具3、下端分流接头5、下端连接油管1、上端连接油管6、上端分流接头5a；为了实现分流的目的，在下端分流接头5和上端分流接头5a上设置有分流孔2和7，在上端分流接头5a和下端分流接头5上分别设置有2～6个分流孔；上端分流接头5a由油管串8连接；下端连接油管1的外径≤上端连接油管6的外径；

下面分别以两层尾管和单层尾管给出实施例：

实施例1：在两层尾管小井眼中的小尺寸螺杆钻具钻磨管柱结构

井身结构：套管×大尺寸尾管×小尺寸尾管，小尺寸螺杆钻具钻磨管柱结构从下到上依次为：钻磨工具4、螺杆钻具3、下端分流接头5、下端连接油管1、上端连接油管6、上端分流接头5a、油管串8；下端连接油管1处于小尺寸尾管中，上端连接油管6处于大尺寸尾管和套管内，当上端连接油管6不能用于小尺寸尾管中时，下端连接油管1的外径应小于上端连接油管6的外径；当钻磨工具4钻至预定井深时，用于小尺寸尾管的下端连接油管1的顶部应高于小尺寸尾管的顶部5m～10m；钻磨作业时，下端分流接头5应始终处在小尺寸尾管内，上端分流接头5a应始终处在大尺寸尾管内，并尽量靠近大尺寸尾管的顶部；实施钻磨作业时，由地面设备注入的修井液首先经过上端分流接头5a，在压力下，轴向流部分通过上端分流接头5a向下流动，由于上端分流接头5a上设置的分流孔7，因此，部分修井液通过分流孔10被分流，进入环空，直接向上流动；向下流动的轴向流修井液流过下端连接油管1到达下端分流接头5，在下端分流接头5处，再次分流，轴向流部分继续向下为螺杆泵3提供动力，其余部分通过下端分流接头5的分流孔2进入环空向上流动；流过螺杆钻具3的修井液经过钻磨工具4后携带钻磨产生的钻屑在小尺寸尾管中向上流动，与从分流孔2分流出来的修井液汇合向上流动，并进入大尺寸尾管内，继续向上流动，在向上流动的过程中再与从分流孔7分流出来的修井液汇合向上流动，进入套管内，继续向上流动，携带井内的钻屑向上流动，直到返出井口。

实施例2：在单层尾管小井眼中的小尺寸螺杆钻具钻磨管柱结构

井身结构为：套管×尾管，管柱组合从下到上依次为：钻磨工具4、螺杆钻具3、下端分流接头5、连接油管1、油管串8；

由于是单层尾管，所以在管柱结构中只设置下端分流接头3，实施钻磨作业时，由地面设备注入修井液，在压力下，通过油管串8、下端连接油管1达到下端分流接头5，在下端分流接头5处，修井液开始分流，轴向流部分继续向下流动为螺杆钻具3提供动力，其余部分通过下端分流接头5的分流孔2进入环空，向上流动，流过螺杆钻具3的修井液经过钻磨工具4后携带钻磨产生的钻屑在小尺寸尾管中向上流动，在向上流动的过程中与从分流孔2分流出来的修井液汇合继续向上流动，进入套管内，携带井内的钻屑向上流动，直到返出井口，完成携砂修井的目的。

Claims (1)

1.一种钻磨钻具管柱结构，包括连结油管、分流接头，其特征在于：

所述连接油管包括下端连接油管和上端连接油管，下端连接油管的外径≤上端连接油管的外径；

所述分流接头包括下端分流接头和上端分流接头，在下端分流接头和上端分流接头上分别设置有2～6个分流孔。

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