CN107120064B - 一种水平井射流送钻工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油天然气行业水平井钻进过程中用的射流送钻工具。它解决水平井钻柱送进困难及井眼清洁的问题。其技术方案是：上接头上端和上部钻柱丝扣连接，扶正筒下端和下部钻柱丝扣连接；连接筒上端和上接头下端丝扣连接，连接筒下端和扶正筒上端丝扣连接；滑销一端固定在连接筒中部的销子孔内，滑销另一端可在配流筒外圆上部的滑槽内滑动；弹簧安装在扶正筒内腔中部台阶面上，钢球安装在扶正筒上端面的环形凹槽内；射流筒套入连接筒外圆下部。本发明可以控制选择反向射流工作方式和正常钻井方式，产生反向水射流，推动钻柱轴向前进并清洁井眼岩屑。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油天然气行业水平井钻进过程中用的射流送钻工具。
背景技术
在石油天然气行业中，钻井作业贯穿地质勘探和油气开发等重要环节，自九十年代以来，钻井工程技术发展迅猛。尤其水平井钻井技术以其优异的经济价值得到广泛的发展的普及，目前水平井已经作为常规钻井技术大量应用于国内外各大油田。水平井大量应用于开发页岩气、致密油、致密气等非常规资源。水平井的突出特点是井眼具有很长的水平或者接近水平的井段，其井眼穿过油气层的长度很长，大大增加了井眼与油气层的接触表面积，从而使油井的单井产量提高，油井的生产速度快，生产效率高。
水平段的钻柱横躺在井眼上，随着水平井水平井段长度的不断延伸，导致钻柱和井眼之间的摩擦阻力不断增加，钻柱难以继续送进，钻头脱压，钻头钻进困难。此外由于井漏、泥浆泵流量低下、岩屑致密等各种原因，钻头破碎的岩屑很容易在水平段井眼沉积，堆积在岩屑床上，进一步阻碍了钻柱送进。为了提高水平井的质量以及充分发挥水平井的优势特点，需要根据油藏地质特性，不断增加水平段的长度，因此水平井钻柱送进技术是水平井钻进的核心技术难题。
目前国内外延长水平段钻井长度的主要思路在于降低钻柱和井眼的摩擦阻力，具有代表的减摩降阻工具有安装滚轮的减摩短接和产生连续振动的水力振荡器，前者将钻柱和井眼的静摩擦变为滚动摩擦，后者将钻柱和井眼的静摩擦变为动摩擦，都在一定程度上起到了减摩降阻的作用。上述减摩降阻工具并未考虑如何对水平段钻柱增大送进推力，清洁井眼环空的问题。基于上述技术背景，本发明特提供一种水平井射流送钻工具，增加钻柱送进钻压，延长水平段长度。
发明内容
本发明的目的是：为了解决水平井钻柱送进困难及井眼清洁的问题，特提供一种水平井射流送钻工具。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水平井射流送钻工具，是由上接头、连接筒、滑销、配流筒、射流筒、钢球、弹簧、中心管和扶正筒构成；其结构特征是：上接头上端和上部钻柱丝扣连接，扶正筒下端和下部钻柱丝扣连接；连接筒上端和上接头下端丝扣连接，连接筒下端和扶正筒上端丝扣连接；连接筒外圆上部周向均匀设置六个扶正翼，连接筒六个扶正翼下方设置一圈台阶面，连接筒中部设置一个销子孔，连接筒下部周向均匀设置三个径向通孔；配流筒置入连接筒内腔；滑销一端固定在连接筒中部的销子孔内，滑销另一端可在配流筒外圆上部的滑槽内滑动；配流筒内腔设置为偏心孔，配流筒外圆上部设置一圈滑槽，滑槽保证配流筒在轴向力作用下相对连接筒轴向移动的同时作周向转动，滑槽上设置有相邻的长行程槽和短行程槽，配流筒外圆下部设置一圈环槽，环槽上周向均匀设置三个通孔连通偏心孔和环槽；扶正筒上端面设置为一圈环形凹槽，扶正筒外圆中部周向均匀设置六个扶正翼，扶正筒内腔中部设置一圈台阶面；弹簧安装在扶正筒内腔中部台阶面上，钢球安装在扶正筒上端面的环形凹槽内；中心管内腔设置为偏心孔，中心管下端和扶正筒内腔下部丝扣连接；射流筒内腔下部设置一圈环槽，射流筒上部周向均匀设置十二个斜向通孔连通射流筒上端外圆和内腔下部环槽，射流筒上的十二个斜向通孔和射流筒中心轴轴向上倾斜2°～3°，射流筒上的十二个斜向通孔和射流筒中心轴周向上倾斜10°～15°；射流筒套入连接筒外圆下部；连接筒外圆上部六个扶正翼的外径比射流筒外径大2～4mm；扶正筒外圆中部六个扶正翼的外径比射流筒外径大2～4mm。
本发明的有益效果是：(1)本发明利用钻井液驱动，控制方式简单；(2)本发明可以产生反向水射流，推动钻柱轴向前进；(3)本发明可以控制选择反向射流工作方式和正常钻井方式，对常规钻井作业无影响；(4)本发明在产生反向水射流的过程中，射流筒会高速旋转，其产生的旋转反向水射流最大程度搅动环空流体环境，使岩屑床堆积的岩屑搅动起来而被钻井液带出；(5)本发明可有效调节反向水射流和往下流动的钻井液比例，根据钻井需求可实时有效调控。
附图说明
图1是本发明一种水平井射流送钻工具大流量反向水射流状态的结构示意图；
图2是本发明一种水平井射流送钻工具常规钻井状态的结构示意图；
图3是本发明一种水平井射流送钻工具小流量反向水射流状态的结构示意图；
图4是图2A-A截面的剖视图；
图5是图2B-B截面的剖视图；
图6是配流筒的三维结构示意图；
图7是配流筒外圆展开图；
图8是射流筒的三维结构透视图；
图中：1.上接头、2.连接筒、3.滑销、4.配流筒、5.射流筒、6.钢球、7.弹簧、8.中心管、9.扶正筒、41.环槽、42.通孔、43.滑槽、44.偏心孔。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明一种水平井射流送钻工具，是由上接头1、连接筒2、滑销3、配流筒4、射流筒5、钢球6、弹簧7、中心管8和扶正筒9构成；其结构特征是：上接头1上端和上部钻柱丝扣连接，扶正筒9下端和下部钻柱丝扣连接；连接筒2上端和上接头1下端丝扣连接，连接筒2下端和扶正筒9上端丝扣连接；如图4所示，连接筒2外圆上部周向均匀设置六个扶正翼，连接筒2六个扶正翼下方设置一圈台阶面，连接筒2中部设置一个销子孔，连接筒2下部周向均匀设置三个径向通孔；配流筒4置入连接筒2内腔；滑销3一端固定在连接筒2中部的销子孔内，滑销3另一端可在配流筒4外圆上部的滑槽43内滑动；扶正筒9上端面设置有一圈环形凹槽，如图5所示，扶正筒9外圆中部周向均匀设置六个扶正翼，扶正筒9内腔中部设置一圈台阶面；弹簧7安装在扶正筒9内腔中部台阶面上，钢球6安装在扶正筒9上端面的环形凹槽内；中心管8内腔设置为偏心孔，中心管8下端和扶正筒9内腔下部丝扣连接；射流筒5套入连接筒2外圆下部；连接筒2外圆上部六个扶正翼的外径比射流筒5外径大2～4mm；扶正筒9外圆中部六个扶正翼的外径比射流筒5外径大2～4mm。
如图6和图7所示，配流筒4内腔设置为偏心孔44，配流筒4外圆上部设置一圈滑槽43，滑槽43保证配流筒4在轴向力作用下相对连接筒2轴向移动的同时作周向转动，滑槽43上设置有相邻的长行程槽和短行程槽，配流筒4外圆下部设置一圈环槽41，环槽41上周向均匀设置三个通孔42连通偏心孔44和环槽41。
如图1、图2、图3和图8所示，射流筒5内腔下部设置一圈环槽，射流筒5上部周向均匀设置十二个斜向通孔连通射流筒5上端外圆和内腔下部环槽，射流筒5上的十二个斜向通孔和射流筒5中心轴轴向上倾斜2°～3°，射流筒5上的十二个斜向通孔和射流筒5中心轴周向上倾斜10°～15°。
本发明一种水平井射流送钻工具的工作原理是：下入本发明至设计水平井段位置，开泵循环钻井液，滑销3行至配流筒4上滑槽43的短行程滑槽位置，此时状态如图2所示，连接筒2下部的三个通孔被配流筒4外圆封闭，此状态为常规钻井状态；停泵或者小流量循环钻井液，配流筒4在弹簧7的作用下轴向上移，并周向旋转一定角度，再正常循环钻井液流量，配流筒4在节流压差的作用下轴向下移，同时周向旋转一定角度，此时状态如图1所示，连接筒2下部的三个通孔打开，钻井液一部分流经射流筒5的斜向通孔反向射出，另一部分继续流经中心管的偏心孔流向下部钻柱，此时配流筒4和中心管8的过流通道小，大部分流量流经射流筒5的斜向通孔反向射出，实现大流量反向射流；重复上述操作，可调节本发明只图3所示状态，此时配流筒4和中心管8的过流通道大，仅小部分流量流经射流筒5的斜向通孔反向射出，实现小流量反向射流洗井。
Claims (3)
1.一种水平井射流送钻工具，是由上接头（1）、连接筒（2）、滑销（3）、配流筒（4）、射流筒（5）、钢球（6）、弹簧（7）、中心管（8）和扶正筒（9）构成；其特征在于：上接头（1）上端和上部钻柱丝扣连接，扶正筒（9）下端和下部钻柱丝扣连接；连接筒（2）上端和上接头（1）下端丝扣连接，连接筒（2）下端和扶正筒（9）上端丝扣连接；连接筒（2）外圆上部周向均匀设置六个扶正翼，连接筒（2）六个扶正翼下方设置一圈台阶面，连接筒（2）中部设置一个销子孔，连接筒（2）下部周向均匀设置三个径向通孔；配流筒（4）置入连接筒（2）内腔；滑销（3）一端固定在连接筒（2）中部的销子孔内，滑销（3）另一端可在配流筒（4）外圆上部的滑槽（43）内滑动；配流筒（4）内腔设置为偏心孔（44），配流筒（4）外圆上部设置一圈滑槽（43），滑槽（43）保证配流筒（4）在轴向力作用下相对连接筒（2）轴向移动的同时作周向转动，滑槽（43）上设置有相邻的长行程槽和短行程槽，配流筒（4）外圆下部设置一圈环槽（41），环槽（41）上周向均匀设置三个通孔（42）连通偏心孔（44）和环槽（41）；扶正筒（9）上端面设置有一圈环形凹槽，扶正筒（9）外圆中部周向均匀设置六个扶正翼，扶正筒（9）内腔中部设置一圈台阶面；弹簧（7）安装在扶正筒（9）内腔中部台阶面上，钢球（6）安装在扶正筒（9）上端面的环形凹槽内；中心管（8）内腔设置为偏心孔，中心管（8）下端和扶正筒（9）内腔下部丝扣连接；射流筒（5）套入连接筒（2）外圆下部。
2.根据权利要求1所述的水平井射流送钻工具，其特征在于：所述射流筒（5）内腔下部设置一圈环槽，射流筒（5）上部周向均匀设置十二个斜向通孔连通射流筒（5）上端外圆和内腔下部环槽，射流筒（5）上的十二个斜向通孔和射流筒（5）中心轴轴向上倾斜2°~3°，射流筒（5）上的十二个斜向通孔和射流筒（5）中心轴周向上倾斜10°~15°。
3.根据权利要求1所述的水平井射流送钻工具，其特征在于：所述连接筒（2）外圆上部六个扶正翼的外径比射流筒（5）外径大2~4mm；扶正筒（9）外圆中部六个扶正翼的外径比射流筒（5）外径大2~4mm。
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