CN104141464B - 水平井用井眼清洁工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是水平井用井眼清洁工具，这种水平井用井眼清洁工具由上扶正器、清洁器、下扶正器一体构成，清洁器由清洁器本体、清洁齿、顶紧构成，清洁器本体为空的腔体，清洁齿套装在清洁器本体外，清洁齿与清洁器本体动配合，清洁齿可自由旋转；清洁器本体内径缩小形成收缩段，收缩段的上端设置有上斜孔，收缩段的下端设置有下斜孔；清洁齿的外部均布有螺旋条棱切削齿，相邻的螺旋条棱切削齿之间是导流槽，清洁齿内壁设置有螺旋形流道，清洁齿内壁还设置有上凹槽和下凹槽，上凹槽和下凹槽均为环形的，上凹槽、下凹槽分别与清洁器本体的上斜孔、下斜孔对应设置。本发明在钻井液作用下机械清岩，能及时清理井下岩屑，净化效果好，避免了砂卡和遇阻等现象的发生。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气和地质钻井作业井眼清洁工具，具体涉及水平井用井眼清洁工具。
背景技术
随着井眼井斜的增大，钻井产生的岩屑携带出地面也随之困难。由于井下岩屑的不能及时清除，在钻井作业中，遇阻划眼、卡钻现象时有发生，制约着该类井的钻井周期和施工质量。为此，解决大斜度井的岩屑携带问题是一个重要的技术。
传统的解决方法如“高粘钻井液塞”、提高转速、增大排量、频繁“短程起下钻”、加入润滑剂等在钻井施工已接近尾声时尚可一试，但若还有大段的井眼待钻，这些方法就难以解决随时可能出现的岩屑床危害问题。大斜度钻井仅应考虑清除钻屑的问题，而且要做到清除井眼低端的钻屑沉积床。中国专利201220523686.9提供了一种钻柱式井眼清洁工具，采用了安装喷嘴、扰流块和刮削刃的方式，采用水力清洗与机械破岩相结合，清除岩屑沉积床，保持井眼清洁，但由于结构复杂，易损件多，因而安全性不能保证，存在寿命短的问题，不能在现场推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供水平井用井眼清洁工具，这种水平井用井眼清洁工具用于解决目前大斜度井净化效果还不是很好，砂卡和遇阻等现象还常有发生的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种水平井用井眼清洁工具由上扶正器、清洁器、下扶正器一体构成，清洁器由清洁器本体、清洁齿、顶紧构成，清洁器本体为空的腔体，其上部具有斜孔，清洁齿套装在清洁器本体外，清洁齿与清洁器本体动配合，清洁齿可自由旋转；清洁齿的外部均布有螺旋条棱切削齿，相邻的螺旋条棱切削齿之间是导流槽，螺旋条棱切削齿的下端设置有出液孔，清洁齿内壁设置有螺旋形流道，清洁齿内壁还设置有环形凹槽，环形凹槽与清洁器上的斜孔对应设置。
一种水平井用井眼清洁工具由上扶正器、清洁器、下扶正器一体构成，清洁器由清洁器本体、清洁齿、顶紧构成，清洁器本体为空的腔体，清洁齿套装在清洁器本体外，清洁齿与清洁器本体动配合，清洁齿可自由旋转；清洁器本体内径缩小形成收缩段，收缩段的上端设置有上斜孔，收缩段的下端设置有下斜孔；清洁齿的外部均布有螺旋条棱切削齿，相邻的螺旋条棱切削齿之间是导流槽，清洁齿内壁设置有螺旋形流道，清洁齿内壁还设置有上凹槽和下凹槽，上凹槽和下凹槽均为环形的，上凹槽、下凹槽分别与清洁器本体的上斜孔、下斜孔对应设置。
上述方案中清洁器本体上部有台肩，清洁齿上端面抵在清洁器本体上端的台肩处，顶紧旋紧在清洁器本体下部并将清洁齿卡住。
上述方案中清洁器本体上有3-4个斜孔。
上述方案中清洁器本体上有3-4个上斜孔、3-4个下斜孔。
上述方案中上扶正器和下扶正器外均设置有扰流棱，扰流棱有3-10条，上扶正器的扰流棱是螺旋型或V型的，下扶正器的扰流棱为螺旋型或直棱形。当上扶正器的扰流棱采用V型扰流棱时，钻井液经过本发明外侧时，有效流通面积缩小，流速加大，再加上V型扰流槽拐角处的方向疾变，紊流作用加强，提高了清洁岩屑的效果。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明在钻井作业中，能及时清理井下岩屑，对大斜度井净化效果好，避免了砂卡和遇阻等现象的发生。
2、本发明在钻井液作用下，清洁齿高速转动，机械清岩效果显著，且是借助钻井液本来的能量，不需要额外进行能量补充。
3、本发明兼具液力清岩屑和机械清岩屑的共同特点，清岩效果好。
4、本发明可形成内腔的回路，没有钻井液的损失。
5、本发明结构简单，易于实现，成本较低，易于在现场进行大面积推广。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2为实施例1中清洁器的结构示意图；
图3为实施例1中清洁器本体的结构示意图；
图4为实施例1中清洁齿的结构示意图；
图5是本发明实施例2的结构示意图；
图6为实施例2中清洁器的结构示意图；
图7为实施例2中清洁器本体的结构示意图；
图8为实施例2中清洁齿的结构示意图。
图中：1.上扶正器；2.清洁器；3.下扶正器；4.清洁器本体；5.清洁齿，6.顶紧；8.环形凹槽；9.母扣；10.上斜孔；11.下斜孔；12.台肩；13.收缩段；14.螺旋形流道；15.切削齿；16.导流槽；17.上凹槽；18.下凹槽；19.出液孔；20.公扣；21.斜孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例1：
结合图1、图2、图3、图4所示，这种水平井用井眼清洁工具由上扶正器1、清洁器2、下扶正器3一体加工成型，从上到下依次为上扶正器1，清洁器2，下扶正器3。上扶正器1和下扶正器3外均设置有扰流棱，扰流棱有3-10条，上扶正器3的扰流棱是V型的，相邻的扰流棱之间为扰流槽，下扶正器3的扰流棱为螺旋型，相邻的扰流棱之间也为扰流槽，钻井液经过其外侧时，有效流通面积缩小，流速加大，再加上V型槽拐角处的方向疾变，紊流作用加强，可在一定程度上清洁岩屑。上扶正器1连接致母扣9，通过母扣9连接上游钻柱，下扶正器3连接公扣20。清洁器2由清洁器本体4、清洁齿5、顶紧6构成，清洁器本体4为空的腔体，其上部具有3-4个斜孔21，清洁器本体4上部有台肩12，清洁齿5套装在清洁器本体4外，清洁齿5上端面抵在清洁器本体4上端的台肩12处，顶紧6旋紧在清洁器本体4下部并将清洁齿5卡住；清洁齿5与清洁器本体4动配合，清洁齿5可自由旋转。顶紧6有内螺纹，其作用就是与清洁器本体4外侧下台肩处螺纹配合顶紧清洁齿5。
清洁齿5的外部均布有螺旋条棱切削齿15，相邻的螺旋条棱切削齿15之间是导流槽16，螺旋条棱切削齿15的下端设置有出液孔19，清洁齿5内壁设置有螺旋形流道14，高压钻井液快速流过螺旋形流道14时，为清洁齿5转动提供动力，清洁齿5高速旋转，刮擦岩屑床，进行机械清岩屑。清洁齿5内壁还设置有环形凹槽8，环形凹槽8与清洁器上的斜孔21对应设置，可防止清洁齿5转动过程中，斜孔21有效面积波动甚至完全堵死。
在这种水平井用井眼清洁工具内外压差的作用下，钻井液会有一部分经斜孔流入环形凹槽8中，进而经过清洁齿内侧螺旋形流道14和出液孔19流入钻柱和井眼环空，形成通路，高速高压喷出的钻井液冲击岩屑床，具有液力清岩屑功效。
实施例2：
结合图5、图6、图7、图8所示，一种水平井用井眼清洁工具由上扶正器1、清洁器2、下扶正器3一体构成，上扶正器1的扰流棱为螺旋型的，下扶正器3的扰流棱采用直棱形。清洁器2由清洁器本体4、清洁齿5、顶紧6构成，清洁器本体4为空的腔体，清洁齿5套装在清洁器本体4外，清洁齿5与清洁器本体4动配合，清洁齿5可自由旋转。清洁器本体4内径缩小形成收缩段13，收缩段13上下形成较大压差，钻井液在压差作用下形成回路，驱动外部的清洁齿5转动，进行机械清岩屑。收缩段13的上端设置有3-4个上斜孔10，收缩段13的下端设置有3-4个下斜孔11，上斜孔10的作用是将钻井液引导入清洁齿5内侧的螺旋形流道14，下斜孔11的作用是再将这些钻井液引入清洁器本体4内腔。清洁齿5的外部均布有螺旋条棱切削齿15，相邻的螺旋条棱切削齿之间是导流槽16，清洁齿5内壁设置有螺旋形流道14，清洁齿5内壁还设置有上凹槽17和下凹槽18，上凹槽17和下凹槽18均为环形的，上凹槽17与清洁器本体4的上斜孔10对应设置，下凹槽18与清洁器本体4的下斜孔11对应设置。
在清洁器本体内腔收缩段13上下压差的作用下，钻井液会有一部分经上斜孔10流入上凹槽17中，进而经过清洁齿内侧螺旋流道14流入下凹槽18中，再通过下斜孔11流回清洁器本体4内腔，形成回路。
本发明周围的环空截面积低于钻杆本体和钻杆接头部位的环空截面积，钻井液流速迅速增大，对工具周围的岩屑产生更强烈的冲洗作用；同时，在钻井液作用下高速旋转的清洁齿5的条棱状切削齿15松动岩屑床。经条棱带动，岩屑进入导流槽，重新进入钻井液。
Claims (8)
1.一种水平井用井眼清洁工具，其特征在于：这种水平井用井眼清洁工具由上扶正器（1）、清洁器（2）、下扶正器（3）一体构成，清洁器（2）由清洁器本体（4）、清洁齿（5）、顶紧（6）构成，清洁器本体（4）为空的腔体，其上部具有斜孔（21），清洁齿（5）套装在清洁器本体（4）外，清洁齿（5）与清洁器本体（4）动配合，清洁齿（5）可自由旋转；清洁齿（5）的外部均布有螺旋条棱切削齿（15），相邻的螺旋条棱切削齿（15）之间是导流槽（16），螺旋条棱切削齿（15）的下端设置有出液孔（19），清洁齿（5）内壁设置有螺旋形流道（14），清洁齿（5）内壁还设置有环形凹槽（8），环形凹槽（8）与清洁器上的斜孔（21）对应设置。
2.根据权利要求1所述的水平井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的清洁器本体（4）上部有台肩（12），清洁齿（5）上端面抵在清洁器本体（4）上端的台肩处，顶紧（6）旋紧在清洁器本体（4）下部并将清洁齿（5）卡住。
3.根据权利要求2所述的水平井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的上扶正器（1）和下扶正器（3）外均设置有扰流棱，扰流棱有3-10条，上扶正器的扰流棱是螺旋型或V型的，下扶正器的扰流棱为螺旋型或直棱形。
4.根据权利要求1所述的水平井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的清洁器本体（4）上有3-4个斜孔（21）。
5.一种水平井用井眼清洁工具，其特征在于：这种水平井用井眼清洁工具由上扶正器（1）、清洁器（2）、下扶正器（3）一体构成，清洁器（2）由清洁器本体（4）、清洁齿（5）、顶紧（6）构成，清洁器本体（4）为空的腔体，清洁齿（5）套装在清洁器本体（4）外，清洁齿（5）与清洁器本体（4）动配合，清洁齿（5）可自由旋转；清洁器本体（4）内径缩小形成收缩段（13），收缩段（13）的上端设置有上斜孔（10），收缩段（13）的下端设置有下斜孔（11）；清洁齿（5）的外部均布有螺旋条棱切削齿（15），相邻的螺旋条棱切削齿（15）之间是导流槽（16），清洁齿（5）内壁设置有螺旋形流道（14），清洁齿（5）内壁还设置有上凹槽（17）和下凹槽（18），上凹槽（17）和下凹槽（18）均为环形的，上凹槽（17）、下凹槽（18）分别与清洁器本体（4）的上斜孔（10）、下斜孔（11）对应设置。
6.根据权利要求5所述的水平井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的清洁器本体（4）上部有台肩（12），清洁齿（5）上端面抵在清洁器本体（4）上端的台肩处，顶紧（6）旋紧在清洁器本体（4）下部并将清洁齿（5）卡住。
7.根据权利要求6所述的水平井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的上扶正器（1）和下扶正器（3）外均设置有扰流棱，扰流棱有3-10条，上扶正器的扰流棱是螺旋型或V型的，下扶正器的扰流棱为螺旋型或直棱形。
8.根据权利要求5所述的水平井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的清洁器本体（4）上有3-4个上斜孔（10）、3-4个下斜孔（11）。
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