CN103343672A - 一种石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置及方法。本发明在外壳上设有若干旁通孔，所述外壳内设有可相对转动的内衬筒，内衬筒为外圆壁中心线与内孔中心线不同心的偏心管；在内衬筒的厚侧壁上设有槽孔，槽孔在重力作用下与外壳上与旁通孔相对；在内衬筒内设有可相对移动的可控单向阀，可控单向阀的外圆壁与槽孔配合处于密封状态，当可控单向阀在内衬筒内移动时，使槽孔、旁通孔与内衬筒内部连通或关闭。本发明通过将内衬筒制成偏心状，使其内衬筒的重心始终集中于中心线以下，外壳转动时，内衬筒可相对于外壳之间转动，使位于内衬筒侧壁上的槽孔始终朝下对准岩屑床，钻柱内的流体从槽孔对岩屑床进行冲击对岩屑床的清除。

Description

一种石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置及方法

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除技术领域，尤其是一种石油、天然气及地质钻水平井用岩屑床清除装置及方法。

背景技术

勘探开发形势的需要推动着井型的演变与发展，如今水平井在油气田勘探开发中所占的比例越来越大。由于水平井钻井过程中水平段的井斜角多为90°，且水平位移较大，由于重力作用使钻柱倾向躺于下井壁，造成钻柱相对于井筒偏心，在下井壁处形成低速流区，使水平段钻井产生的岩屑向上携带困难，容易滞留、聚集、成床，当岩屑床沉积到一定程度，会使钻柱的摩阻和扭矩突然增加，甚至床体滑坡形成堆积，严重时会造成卡钻、托压等井下复杂事故，严重影响或制约钻井施工的正常进行。岩屑床一旦形成，清除难度较大，现阶段清除岩屑床、提高井眼净化程度的系列技术措施还存在诸多不足，尤其对于气体钻井。

目前钻井水平钻进岩屑床清除工具技术，仍主要是利用从钻柱内循环进入环空的高压流体介质，通过对清除工具排屑槽道的不同的改变或优化，实现携带更多的岩屑并清除岩屑床目的。该类清除工具的工作原理，始终是岩屑床处于被动处理的状态，因此工具对岩屑床的破坏或清除效果不够理想。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置及方法，解决石油、天然气及地质钻水平井过程中产生岩屑床的问题，达到有效破坏并清除岩屑床的效果。通过将清除装置的内衬筒设计成偏心结构，使其内衬筒在水平放置时的重心始终处于清除装置的中心线以下。当外壳转动时，内衬筒相对于外壳之间转动，在偏心重力作用下位于内衬筒厚侧壁上的槽孔始终朝下对着岩屑床，当钻柱内的流体通过槽孔、旁通孔喷出即实现对岩屑床的冲击和清除。可通过控制注入钻柱内流体的流量大小，控制本发明装置开启或关闭不同的流体通道，实现在钻井水平钻进中对岩屑床的冲击、清除或正常钻进。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，它包括外壳，所述外壳上设有若干旁通孔，所述外壳内设有可相对转动的内衬筒，所述内衬筒为外圆壁中心线与内孔中心线不同心的偏心管；在内衬筒的厚侧壁上设有槽孔，所述槽孔在重力作用下与外壳上与旁通孔相对；在内衬筒内设有可相对移动的可控单向阀，所述可控单向阀的外圆壁与槽孔配合处于密封状态，当可控单向阀在内衬筒内移动时，使槽孔、旁通孔与内衬筒内部连通或关闭。

由于采用了上述结构，当装置外壳连接于钻柱上随钻柱旋转时，所述设计成偏心结构的内衬筒相对于外壳之间转动，由于偏心重力作用，内衬筒上的槽孔将始终朝向岩屑床一侧。当外壳上的旁通孔、内衬筒的槽孔与内衬筒内部连通时，钻柱内的流体从装置中心线以下的旁通孔喷出，即实现对岩屑床进行冲击和清除堆积岩屑的目的。本发明中的内衬筒内设有可控单向阀，利用可控单向阀阀座上的密封圈密封内衬筒上的槽孔。当可控单向阀在内衬筒内移动时，可使槽孔、旁通孔与内衬套内部连通或关闭。当提高钻柱内的流体排量至设定值，可控单向阀的阀球受到较高排量流体作用压缩阀簧，贴于阀座上将中间流道阻断，流体继续推动阀球和阀座移动，使槽孔、旁通孔与内衬套内部形成通道，流体即由钻柱内经槽孔和旁通孔喷出，冲击清除岩屑床。当使钻柱内流体排量下降到一定值时，阀球在阀簧弹力作用下脱离阀座，使可控单向阀的中间流道重新形成通道，回复弹簧由于流体液压力的降低，在弹力作用下推动阀座回复至原有位置，阀座重新密封槽孔、旁通孔与内衬筒形成的通道，流体则重新由钻柱内经钻头流入环空，进行正常钻进作业。本发明可通过控制注入钻柱内流体的流量大小，控制本发明槽孔、旁通孔与内衬套内部形成通道的开闭，从而实现精确控制对岩屑床的冲击和清除；本发明可有效破坏并清除石油、天然气及地质钻水平井过程中产生的岩屑床。 

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，所述内衬筒的两端分别通过轴承与外壳内圆壁连接，所述内衬筒的外圆壁与外壳的内圆壁之间设置外密封圈形成动密封；在内衬筒的端部上设有弹簧支座，所述可控单向阀通过回复弹簧连接于弹簧支座上。

由于采用了上述结构，内衬筒的两端通过轴承与外壳内壁连接，使得内衬筒相对于外壳可灵活转动，所述内衬筒的外圆壁与外壳的内圆壁之间设置内密封圈形成动密封。在内衬筒的一端设有弹簧支座，所述可控单向阀通过回复弹簧连接于弹簧支座上，可控单向阀在当内衬筒内流体的排量增大到设定值时，压缩回复弹簧，解除可控单向阀与内衬筒之间的常密封状态，钻柱内流体从内衬筒槽口喷出对岩屑床进行冲击清除。当内衬筒内流体的排量降低至正常钻井排量值时，可控单向阀在回复弹簧作用下，回复至原有位置，恢复与内衬筒之间的常密封状态。本发明可通过控制注入钻柱内流体的流量大小，来精确控制本发明的水平井岩屑床清除装置的开闭，实现对岩屑床的及时有效清除。

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，所述可控单向阀包括阀座、阀球和阀簧，所述阀座的底部与回复弹簧连接，所述阀座的外圆壁设有内密封圈，使阀座的外圆壁与槽孔配合处于常密封状态，在阀座内设有中间流道，在所述中间流道内设有阀簧，所述阀簧上设连接有阀球，所述阀簧的弹力小于回复弹簧的弹力。

由于采用了上述结构，该可控单向阀主要受钻柱内流体的流量大小来实现其开启和关闭，当钻柱内的流体排量为正常钻井排量值时，该可控单向阀处于开启状态，其中间流道处于流通状态，此时阀座外圆壁的内密封圈与内衬筒的内圆壁形成对槽孔的常密封状态，钻柱处于正常的钻进状态；而当钻柱内的流体排量增大至设定值时，阀球受到较高排量流体作用后压缩阀簧并贴于阀座上，将中间流道阻断，流体继续推动阀球和阀座移动，使槽孔、旁通孔与内衬筒内部形成通道，流体由钻柱内经槽孔和旁通孔喷出，冲击清除岩屑床。当使流体排量值下降到正常钻井排量值时，阀球在阀簧弹力作用下脱离阀座，使可控单向阀的中间流道重新形成通道，回复弹簧由于流体液压力的降低，在弹力作用下推动阀座回复至原有位置，阀座重新密封槽孔、旁通孔与内衬筒形成的通道，使流体重新由钻柱内经钻头流入环空，进行正常钻进作业；本发明所述阀簧的弹力小于回复弹簧的弹力，只有当阀球被压缩并贴于阀座上后，在钻柱内流体压力的进一步作用下，回复弹簧才能被压缩，当可控单向阀在回复弹簧被压缩后移动，形成槽孔、旁通孔与内衬筒内部连通通道，钻柱内流体才通过通道喷出环空，对岩屑床进行冲击清除。

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，所述旁通孔均布于外壳的同一圆周上，且所述旁通孔倾斜地布置于外壳上，使旁通孔的中心线与外壳的中心线形成15°-75°的夹角。

由于采用了上述结构，旁通孔倾斜地布置于外壳的侧壁上，使得旁通孔在外壳的外圆壁上朝向外壳的后端或者前端，根据实际需要选择，便于钻柱内的流体从旁通孔内进入环空时，能从倾斜地冲击井眼底部的岩屑床，可给予岩屑床倾斜的力，更利于岩屑床被冲散而随流体从环孔中流出，实现对岩屑床的清洗，因此为了确保岩屑床的清楚效果，需控制旁通孔与外壳的中心线形成15°-75°的夹角，若该夹角较小，则流体从旁通孔冲出后不能对旁通孔外一定区域内岩屑床形成冲击力，也即无法对该部分的岩屑床进行清除，也就无法达到预定效果；若该夹角较大，则流体从旁通孔冲出后，仅能对旁通孔外较近区域内的岩屑床进行冲击，所产生的倾斜的力对较远区域内的岩屑床而言相对较小，从而无法将岩屑床冲走，也即对岩屑床的清除效果达不到要求。

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，所述旁通孔为4-8个，且均布于外壳的同一横截圆周上。

由于外壳随钻柱同时转动，在内衬筒与外壳相对转动后，为了使内衬筒上的槽孔与外壳上的旁通孔始终能保持连通，因此优选设计旁通孔为4-8个。

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，所述槽孔设于内衬筒的厚侧壁上，且在内衬筒的同一圆周上，所述槽孔是沿内衬筒中心轴方向的夹角为90°的扇面槽孔，该扇面槽孔以内衬筒的外圆壁中心点为圆心。

由于采用了上述结构，所述内衬筒的偏心结构，在相对于外壳之间转动的同时，由于偏心重力作用，内衬筒上的槽孔始终要处于装置中心线以下，朝向岩屑床一侧。为确保所述槽孔在任何时候均能与三个以上的旁通孔保持连通状态，将槽孔设计为沿内衬筒中心轴方向夹角为90°的扇形槽孔，防止了槽孔与旁通孔的连通不畅以及可能形成的堵塞。

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除方法，将石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置安装于钻柱上，钻柱在水平井中钻进；

当水钻井平井中的岩屑床未形成，钻柱所受摩擦阻力和扭矩满足标准值，并符合钻进要求，则保持钻柱内当前流体排量为60-80m3/min，使钻柱正常钻进；此时作用于可控单向阀上的压力值未达到使阀簧收缩的启动压力值，可控单向阀的中间流道通畅，阀座的外圆壁、内密封圈使槽孔配合处于密封状态，流体由钻柱内经钻头流入环空；

当钻井水平钻进中的岩屑床形成，钻柱所受的摩擦阻力和扭矩超过标准值，出现钻柱的钻速降低，或者阻卡钻具无法正常钻进时，则控制钻柱内的流体排量增加40-60 m3/min，阀簧先达到其启动压力值并收缩，使阀球贴于阀座上将中间流道阻断，若作用于可控单向阀上的压力值达到使回复弹簧收缩的启动压力值时，则阀座压缩回复弹簧，使阀座相对于内衬筒移动；否则，再次加大流体排量至150-200 m3/min，直至作用于可控单向阀上的压力值达到使回复弹簧收缩的启动压力值，使阀座压缩回复弹簧，使阀座相对于内衬筒移动，此时的使槽孔、旁通孔与内衬套连通形成通道，流体由钻柱内经槽孔和旁通孔喷出环空，冲击岩屑床；

当水平井中的岩屑床清除完后，控制钻柱内的流体排量为60-80m3/min，阀球在阀簧弹力作用下脱离阀座，可控单向阀的中间流道重新形成通道，回复弹簧推动阀座恢复至原有位置，使流体重新由钻柱内经钻头流入环空，进行正常钻进；

在钻柱的钻进过程中，外壳随钻柱保持旋转状态，内衬筒在偏心重力作用下相对于外壳转动，使内衬筒的厚侧壁上的槽孔始终朝向水平井的下井壁。

由于采用了上述方法，使得本发明可通过将内衬筒制成偏心状，使其内衬筒的重心始终集中于中心线以下，外壳转动时，内衬筒可相对于外壳之间转动，使位于内衬筒侧壁上的槽孔始终朝下对准岩屑床，钻柱内的流体从槽孔对岩屑床进行冲击实现对岩屑床的清除；并可通过控制注入钻柱内流体的流量大小，来控制本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置的开闭，从被实现对岩屑床的清除的精确控制；使得本发明解决了石油、天然气及地质钻水平井过程中产生岩屑床的问题，达到清除岩屑床的最高效率和最好效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、    本发明的的钻井水平钻进岩屑床清除装置，解决了石油、天然气及地质钻水平井过程中产生岩屑床和堆积的问题，达到有效破坏并清除岩屑床的效果；

2、    本发明的的钻井水平钻进岩屑床清除装置，通过将装置的内衬筒制成偏心结构，使其内衬筒的重心始终处于装置中心线以下，外壳转动时，内衬筒相对于外壳转动，但位于内衬筒厚侧壁上的槽孔始终要朝向岩屑床方向，当钻柱内的流体从装置中心线以下的旁通孔喷出时，即对岩屑床进行冲击，实现对岩屑床的冲击清除目的；

3、    本发明的的钻井水平钻进岩屑床清除方法，可通过控制注入钻柱内流体的流量大小，来控制本发明的钻井水平钻进岩屑床清除装置的开闭，从而实现对岩屑床的冲击、清除的精确控制或正常钻进作业。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明中水平井部分的情况示意图；

图2是本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置的结构示意图；

图3是图2中的截面图。

图中标记：1-井眼、2-钻柱、3-岩屑床、4-石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置、401-外壳、402-端盖、403-外密封圈、404-内衬筒、405-旁通孔、406-内密封圈、407-回复弹簧、408-轴承、409-卡环、410-弹簧支座、411-槽孔、412-阀座、413-阀球、414-阀簧。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1、图2和图3所示，本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，包括外壳401，该外壳401可连接于钻柱2上，使得外壳401与钻柱2同时旋转钻进；

所述外壳401上设有若干旁通孔405，所述旁通孔405均布于外壳401的同一圆周上，且所述旁通孔405倾斜地布置于外壳401上，使旁通孔405与外壳401的中心线形成15°-75°的夹角，该夹角可为15°、45°、60°或75°，但是该夹角需在15°-75°之间选取，若该夹角较小，则流体从旁通孔冲出后不能对旁通孔外一定区域内岩屑床形成冲击力，也即无法对该部分的岩屑床进行清除，也就无法达到预定效果；若该夹角较大，则流体从旁通孔冲出后，仅能对旁通孔外较近区域内的岩屑床进行冲击，所产生的倾斜的力对较远区域内的岩屑床而言相对较小，从而无法将岩屑床冲走，也即对岩屑床的清除效果达不到要求；

所述内衬筒404的两端分别通过轴承408与外壳401内圆壁连接，使内衬筒404与外壳401可相对转动，所述轴承408被卡环409现定于外壳401内圆壁的某个区域内，同时所述内衬筒404的外圆壁与外壳401的内圆壁之间设置外密封圈403，从而使内衬筒404与外壳401之间形成动密封；所述内衬筒404为外圆壁中心点与内圆壁中线点不在同一位置的偏心管，所述内衬筒404的厚侧壁位于薄侧壁下方，使内衬筒404的重心位于外圆壁中心点之下，在内衬筒404的厚侧壁上设有槽孔411，由于内衬筒404的重心位于外圆壁中心点之下，同时内衬筒404的厚侧壁位于薄侧壁下方，使得外壳401转动时，内衬筒404在重心的作用下，始终朝向恢复原状的方向相对于外壳401转动，从而使内衬筒404的厚侧壁始终位于外壳401的内底部，从而确保内衬筒404的厚侧壁上设有槽孔411始终或长时间朝向井眼的下井壁（即岩屑床形成位置），当需要对岩屑床进行冲击清除时，尽可能长时间冲击岩屑床，达到清除岩屑床的最高效率和最好效果。

所述槽孔411与旁通孔405相对，其中所述旁通孔405为4-8个，其中可以为4个、5个、6个、7个、8个或者更多，且均布于外壳401的同一圆周上，根据实际需要进行选择；其中所述槽孔411设于内衬筒404的厚侧壁上，使其始终处于该内衬筒404的底部上，所述槽孔411是沿内衬筒404中心轴方向的夹角为90°的扇形槽孔，该槽孔的扇形横截面中心以内衬筒404的外圆壁中心点或内壁中心点为圆心，，确保任何时候，所述槽孔411均能同时与三个以上的旁通孔405连通，可有效地确保流体从槽孔和旁通孔中流出进入环空冲击岩屑床，确保对岩屑床的清除效果，本发明可有效地避免外壳与内衬筒之间相对转动时，槽孔411与旁通孔405之间形成堵塞；

在内衬筒404内设有可相对移动的可控单向阀，其中所述可控单向阀包括阀座412、阀球413和阀簧414，所述阀座412的底部与回复弹簧407连接，所述阀座412的外圆壁设有内密封圈406，使阀座412开启或密封关闭槽孔411，，在阀座412内设有中间流道，在所述中间流道内设有阀簧414，所述阀簧414上设连接有阀球413，所述阀簧414的弹力小于回复弹簧407的弹力。本发明中，当内衬筒内受到流体排量为60-80m³/min时，可控单向阀处于常开状态，而可控单向阀与内衬筒之间处于常密封状态；当可控单向阀在该内衬筒内受到流体排量为100-120 m³/min时，才能使可控单向阀处于关闭状态，且推动可控单向阀在内衬筒中轴向移动并压缩回复弹簧，打破可控单向阀与内衬筒之间的常密封状态，使槽孔411、旁通孔405与内衬筒404内部连通，可对岩屑床进行冲击清除；由此可知，为了确保流体排量增大后，能使阀簧414与回复弹簧407收缩，本发明中的可控单向阀中阀簧414、回复弹簧407的刚度越大，所需控制可控单向阀关闭的钻柱内流体的排量及产生的压强也就越大，因此可根据设置控制可控单向阀移动的流体排量大小，来设置和选择阀簧414与回复弹簧407的刚度。

在内衬筒404的两端部上设有弹簧支座410和端盖402，其中弹簧支座410靠近钻头一端，且支撑起回复弹簧407的压缩与回位，其中回复弹簧407连接于弹簧支座410上；而端盖402为远离钻头的一端，用于抵住轴承408；

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除方法，将石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置安装于钻柱2上，钻柱2在水平井中钻进；

当水平井中的岩屑床3未形成，钻柱2所受摩擦阻力和扭矩满足标注值，并符合钻进要求，则保持钻柱2内当前流体排量为60-80m³/min，使钻柱2正常钻进；此时作用于可控单向阀上的压力值未达到能使阀簧414收缩的启动压力值，阀簧414不收缩，确保可控单向阀的中间流道通畅，阀座412的外圆壁与槽孔411配合处于密封状态，流体由钻柱2内经钻头流入环空；

当水平井中的岩屑床3形成，钻柱2所受的摩擦阻力和扭矩超过标准值，出现钻柱2的钻速降低，或者阻卡钻具无法正常钻进时，则控制钻柱2内的流体排量增加40-60 m³/min，若作用于可控单向阀上的压力值达到使回复弹簧307收缩的启动压力值时，则阀座412压缩回复弹簧307，使阀座412相对于内衬筒404移动；否则，再次加大流体排量至150-200 m3/min，直至作用于可控单向阀上的压力值达到使回复弹簧307收缩的启动压力值，使阀座412压缩回复弹簧307，使阀座412相对于内衬筒404移动，此时的槽孔411、旁通孔405与内衬筒404内部连通，流体由钻柱2内经槽孔411和旁通孔405喷出环空，冲击岩屑床3；

当水平井中的岩屑床3清除完后，控制钻柱2内的流体排量为60-80m3/min，阀簧414和回复弹簧307恢复原状，阀座412相对于内衬筒404移动至原位，使阀座412外圆壁与槽孔411恢复常密封状态，流体由钻柱2经钻头流入环空；

在钻柱2的钻进过程中，外壳401随钻柱2保持旋转状态，内衬筒404相对于外壳401转动，使内衬筒404的厚侧壁上的槽孔411始终朝向水平井的下井壁，使环空的喷射流，尽可能长时间冲击岩屑床，达到清除岩屑床的最高效率和最好效果。

本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置及方法，通过将内衬筒制成偏心状，使其内衬筒的重心始终集中于中心线以下，外壳转动时，内衬筒可相对于外壳之间转动，使位于内衬筒侧壁上的槽孔始终朝下对准岩屑床，钻柱内的流体从槽孔对岩屑床进行冲击实现对岩屑床的清除；可通过控制注入钻柱内流体的流量大小，来控制本发明的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置的开闭，从被实现对岩屑床的清除的精确控制。本发明解决了石油、天然气及地质钻水平井过程中产生岩屑床的问题，达到有效破坏并清除岩屑床的效果。

本发明的水平井岩屑床清除装置，通过控制注入钻柱内流体的流量大小，控制本发明的水平井岩屑床清除装置的开闭，有效改善石油、天然气及地质钻水平井岩屑悬浮状态，实现精确控制对岩屑床的冲击和清除，清洁井眼，防止钻井过程中因岩屑沉积在井眼底部形成岩屑床而造成卡钻、停钻事故的发生。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 

Claims (7)

1.一种石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，其特征在于：它包括外壳（401），所述外壳（401）上设有若干旁通孔（405），所述外壳（401）内设有可相对转动的内衬筒（404），所述内衬筒（404）为外圆壁中心线与内孔中心线不同心的偏心管；在内衬筒（404）的厚侧壁上设有槽孔（411），所述槽孔（411）在重力作用下与外壳（401）上与旁通孔（405）相对；在内衬筒（404）内设有可相对移动的可控单向阀，所述可控单向阀的外圆壁与槽孔（411）配合处于密封状态，当可控单向阀在内衬筒（404）内移动时，使槽孔（411）、旁通孔（405）与内衬筒（404）内部连通或关闭。

2.如权利要求1所述的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，其特征在于：所述内衬筒（404）的两端分别通过轴承（408）与外壳（401）内圆壁连接，所述内衬筒（404）的外圆壁与外壳（401）的内圆壁之间设置外密封圈（403）形成动密封；在内衬筒（404）的端部上设有弹簧支座（410），所述可控单向阀通过回复弹簧（407）连接于弹簧支座（410）上。

3.如权利要求2所述的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，其特征在于：所述可控单向阀包括阀座（412）、阀球（413）和阀簧（414），所述阀座（412）的底部与回复弹簧（407）连接，所述阀座（412）的外圆壁设有内密封圈（406），使阀座（412）的外圆壁与槽孔（411）配合处于常密封状态，在阀座（412）内设有中间流道，在所述中间流道内设有阀簧（414），所述阀簧（414）上设连接有阀球（413），所述阀簧（414）的弹力小于回复弹簧（407）的弹力。

4.如权利要求1至3之一所述的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，其特征在于：所述旁通孔（405）均布于外壳（401）的同一圆周上，且所述旁通孔（405）倾斜地布置于外壳（401）上，使旁通孔（405）的中心线与外壳（401）的中心线形成15°-75°的夹角。

5.如权利要求4所述的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，其特征在于：所述旁通孔（405）为4-8个，且均布于外壳（401）的同一圆周上。

6.如权利要求1至3之一或5所述的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置，其特征在于：所述槽孔（411）设于内衬筒（404）的厚侧壁上，且在内衬筒（404）的同一圆周上，所述槽孔（411）是沿内衬筒（404）中心轴方向的夹角为90°的扇面槽孔，该扇面槽孔以内衬筒（404）的外圆壁中心点为圆心。

7.一种石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除方法，将权利要求1至6之一所述的石油天然气钻井水平钻进岩屑床清除装置安装于钻柱（2）上，钻柱（2）在水平井中钻进，其特征在于：

当水钻井平井中的岩屑床（3）未形成，钻柱（2）所受摩擦阻力和扭矩满足标准值，并符合钻进要求，则保持钻柱（2）内当前流体排量为60-80m3/min，使钻柱（2）正常钻进；此时作用于可控单向阀上的压力值未达到使阀簧（414）收缩的启动压力值，可控单向阀的中间流道通畅，阀座（412）的外圆壁、内密封圈（406）使槽孔（411）配合处于密封状态，流体由钻柱（2）内经钻头流入环空；

当钻井水平钻进中的岩屑床（3）形成，钻柱（2）所受的摩擦阻力和扭矩超过标准值，出现钻柱（2）的钻速降低，或者阻卡钻具无法正常钻进时，则控制钻柱（2）内的流体排量增加40-60 m3/min，阀簧（414）先达到其启动压力值并收缩，使阀球（413）贴于阀座（412）上将中间流道阻断，若作用于可控单向阀上的压力值达到使回复弹簧（307）收缩的启动压力值时，则阀座（412）压缩回复弹簧（307），使阀座（412）相对于内衬筒(404)移动；否则，再次加大流体排量至150-200 m3/min，直至作用于可控单向阀上的压力值达到使回复弹簧（307）收缩的启动压力值，使阀座（412）压缩回复弹簧（307），使阀座（412）相对于内衬筒(404)移动，此时的使槽孔（411）、旁通孔（405）与内衬套（404）连通形成通道，流体由钻柱（2）内经槽孔（411）和旁通孔（405）喷出环空，冲击岩屑床（3）；

当水平井中的岩屑床（3）清除完后，控制钻柱（2）内的流体排量为60-80m3/min，阀球（413）在阀簧（414）弹力作用下脱离阀座（412），可控单向阀的中间流道重新形成通道，回复弹簧（407）推动阀座（412）恢复至原有位置，使流体重新由钻柱（2）内经钻头流入环空，进行正常钻进；

在钻柱（2）的钻进过程中，外壳（401）随钻柱（2）保持旋转状态，内衬筒（404）在偏心重力作用下相对于外壳（401）转动，使内衬筒（404）的厚侧壁上的槽孔（411）始终朝向水平井的下井壁。

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