CN104265212A - 一种大斜度井钻井用井眼清洁工具 - Google Patents

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    • E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
    • E21B17/1078—Stabilisers or centralisers for casing, tubing or drill pipes

Abstract

本发明涉及的是一种大斜度井钻井用井眼清洁工具，这种大斜度井钻井用井眼清洁工具由上扶正器、清洁器、下扶正器一体构成，清洁器包括清洁器本体、转动轴、清洁齿，转动轴设置在清洁器本体内，转动轴设置有螺旋形叶片，转动轴外侧沿周向还均布有磁性相同磁铁；清洁齿的内壁也均布有磁铁，磁铁与转动轴上镶嵌的磁铁磁性相反、数目相同，清洁齿套装在清洁器本体外，清洁齿可绕清洁器本体自由旋转；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。本发明在钻井作业中，借助钻井液的能量及时清理井下岩屑，避免了砂卡和遇阻等现象的发生；同时，由于本发明没有钻井液流向急变直接冲刷的部位（如孔），安全性更高。

Description

一种大斜度井钻井用井眼清洁工具
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，具体涉及一种大斜度井钻井用井眼清洁工具。
背景技术
目前,随着石油勘探开发的不断进行，大斜度井如水平井、侧钻水平井、大位移井越来越多，然而随着井斜的不断增加，在重力的作用下，岩屑颗粒很容易沉降，在下井壁形成沉积，形成岩屑床。在钻井过程中，遇阻划眼、卡钻现象时有发生，制约着该类井的钻井速度和成本。
国内外专家对减小岩屑床的形成以及已形成的岩屑床的清除做了一系列研究，形成了如“高粘钻井液塞”、提高转速、增大排量、频繁“短程起下钻”、加人润滑剂等一系列方法。这些方法在钻井施工已接近尾声时尚可一试，但若想彻底解决问题效果却不尽如人意。中国专利ZL201120463914.3以及中国专利ZL201020211900.8均提供了一种井眼清洁工具，减少了在钻井过程中形成岩屑床的几率，消除已形成的岩屑床，达到清洁井眼的目的。但是存在效率低，效果不明显的问题。 
发明内容
本发明的目的是提供一种大斜度井钻井用井眼清洁工具，这种大斜度井钻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：这种大斜度井钻井用井眼清洁工具由上扶正器、清洁器、下扶正器一体构成，清洁器包括清洁器本体、转动轴、清洁齿，转动轴设置在清洁器本体内，转动轴设置有螺旋形叶片，转动轴外侧沿周向还均布有磁性相同磁铁；清洁齿的内壁也均布有磁铁，磁铁与转动轴上镶嵌的磁铁磁性相反、数目相同，清洁齿套装在清洁器本体外，清洁齿可绕清洁器本体自由旋转；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。
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，外顶紧有内螺纹，外顶紧旋紧在清洁器本体下部并将清洁齿卡住，清洁器本体内部有环形的凸起，转动轴上端抵在凸起处，内顶紧有外螺纹，内顶紧旋紧在清洁器本体下部并将转动轴卡住。
上述方案中转动轴外侧设置的磁铁为1-10块。
上述方案中转动轴外侧设置的磁铁为3-5块。
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、本发明没有钻井液的损失也没有压力损失。
4、由于本发明没有钻井液流向急变直接冲刷的部位（如孔），安全性更高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是清洁器的结构示意图；
图3是清洁器本体的结构示意图；
图4是转动轴的俯视图；
图5是转动轴的主视图；
图6是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.转动轴；7.内顶紧；8.外顶紧； 10.母扣；11. 切削齿；12.台肩；13.磁铁；14.转动轴流道；15.磁铁；16.叶片；17.导流槽；18.公扣；19.凸起。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，这种大斜度井钻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型扰流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连接至母扣10，通过母扣10连接上游钻柱，下扶正器3连接公扣18。参阅图2，清洁器包括清洁器本体4、转动轴6、清洁齿5，清洁齿5套装在清洁器本体4外，清洁齿5在转动轴6带动下，可绕清洁器本体4自由旋转。
参阅图3，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12处，外顶紧8有内螺纹，外顶紧8旋紧在清洁器本体4下部并将清洁齿5卡住，清洁器本体4内部有环形的凸起19，转动轴6上端抵在凸起19处，内顶紧7有外螺纹，内顶紧7旋紧在清洁器本体4下部并将转动轴6卡住。
结合图4、图5所示，转动轴6设置在清洁器本体4内，转动轴6设置有螺旋形叶片16，相邻的螺旋形叶片16之间构成转动轴流道14，当流体高速流过螺旋形叶片16时，可以使其旋转，从而使转动轴6旋转；转动轴6外侧沿周向还均布有磁性相同磁铁15，转动轴外侧设置的磁铁15为1-10块，最佳为3-5块。
参阅图6，清洁齿5的内壁也均布有磁铁13，清洁齿内设置的磁铁13也为1-10块，最佳也为3-5块，清洁齿5的磁铁13与转动轴上镶嵌的磁铁15磁性相反、数目相同，转动轴6设置的磁铁15与清洁齿5上设置的磁铁13相配合，带动外部清洁齿5转动；清洁齿5的外部均布有螺旋条棱切削齿11，相邻的螺旋条棱切削齿11之间是导流槽17。由异性相吸原理，当内部转动轴6转动时，可带动清洁齿5旋转，螺旋条棱切削齿11随着清洁齿5高速旋转，刮擦岩屑床，进行机械清岩屑。
 钻井作业过程中，本发明通过上扶正器1的上端母扣10连接上游钻柱，通过下扶正器3下端公扣18连接下端钻柱。高速钻井液流过螺旋状的转动轴流道14时，转动轴6转动，通过转动轴的磁铁15与清洁齿上的异性磁铁13相互吸引的作用，带动清洁齿5转动，高速旋转的清洁齿5上的螺旋条棱切削齿11松动岩屑床，经螺旋条棱带动，岩屑进入导流槽17，重新进入钻井液。同时，由于清洁器上扶正器1，清洁器2，下扶正器3段环空有效面积迅速减小，加上工具导流槽17对钻井液的导向作用，钻井液流速迅速增大，钻井液由层流变作湍流或者紊流程度大大增加，这些都大大提高了钻井液携岩和清岩的能力。

Claims (5)

1.一种大斜度井钻井用井眼清洁工具，其特征在于：这种大斜度井钻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（3）包括清洁器本体（4）、转动轴（6）、清洁齿（5），转动轴（6）设置在清洁器本体（4）内，转动轴（6）设置有螺旋形叶片（16），转动轴（6）外侧沿周向还均布有磁性相同磁铁（15）；清洁齿（5）的内壁也均布有磁铁（13），清洁齿磁铁（13）与转动轴上镶嵌的磁铁（15）磁性相反、数目相同，清洁齿（5）套装在清洁器本体（4）外，清洁齿（5）可绕清洁器本体（4）自由旋转；清洁齿（5）的外部均布有螺旋条棱切削齿（11），相邻的螺旋条棱切削齿（11）之间是导流槽（17）。
2.根据权利要求1或2所述的大斜度井钻井用井眼清洁工具，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（12）处，外顶紧（8）有内螺纹，外顶紧（8）旋紧在清洁器本体（4）下部并将清洁齿（5）卡住，清洁器本体（4）内部有环形的凸起（19），转动轴（6）上端抵在凸起（19）处，内顶紧（7）有外螺纹，内顶紧（7）旋紧在清洁器本体（4）下部并将转动轴（6）卡住。
3.根据权利要求3所述的大斜度井钻井用井眼清洁工具，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（1）的扰流棱是螺旋型或V型的，下扶正器（3）的扰流棱为螺旋型或直棱形。
4.根据权利要求4所述的大斜度井钻井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的转动轴外侧设置的磁铁（15）为1-10块。
5.根据权利要求5所述的大斜度井钻井用井眼清洁工具，其特征在于：所述的转动轴外侧设置的磁铁（15）为3-5块。
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