CN107620579B - 水平井井下修井工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平井井下修井工具，包括：液力推进装置；旋转机构，包括定子、转子、第二流道；清理机构，包括筒体、第一导向通道、第三流道、第二导向通道，所述第一导向通道的一端与所述第二流道连通，所述第一导向通道的另一端与所述筒体侧壁的外侧连通，所述第二导向通道的一端与所述第三流道的上部连通，所述第二导向通道的另一端与所述筒体侧壁的外侧连通，所述第一导向通道的另一端低于所述第二导向通道的另一端；磨鞋，所述磨鞋设置在所述筒体的下部，所述磨鞋上设置有第四流道和所述第三导向通道。本申请实施例中的水平井井下修井工具可实现磨铣、加载、清屑为一体，功能强大，使用时只需打压循环即可完成操作。
Description
技术领域
本发明涉及修井作业领域，尤其涉及一种水平井井下修井工具。
背景技术
随着开发进入中后期，水平井的修井工作量在逐年增加，维修难度也越来越大。由于受水平井水平段、造斜段、增斜段的影响，采用转盘或顶驱来磨铣作业时，修井管柱所受摩阻大，扭矩损失大，无法将扭矩有效传递至磨铣工具上，同时加载时也无法将重力均匀有效的加载到磨铣工具上；另外由于环空面积大，磨铣作业时环空碎屑上返速度慢，排出困难，易在悬挂器和造斜处沉积造成卡阻，特别是漏失严重的井，排屑更加困难。总之，水平井修井需要解决扭矩传递、均匀加载和清屑问题，所以研究制定了井下动力一体化工艺。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种水平井井下修井工具，其操作简单、效率高、风险低，有效解决了水平井修井过程的扭矩传递、均匀加载和清屑问题，防止造成井下事故。
本发明的具体技术方案是：一种水平井井下修井工具，包括：
液力推进装置，所述液力推进装置具有第一流道；
旋转机构，所述旋转机构包括固设在所述液力推进装置下部的定子、能相对所述定子转动地设置在所述定子上的转子、与所述液力推进装置的第一流道连通并能驱使所述转子转动的第二流道；
清理机构，所述清理机构包括固定设置在所述转子下部的筒体、设置在所述筒体上的第一导向通道、设置在所述筒体内并且与所述第二流道隔离的第三流道、设置在所述筒体上的第二导向通道，所述第一导向通道的一端与所述第二流道连通，所述第一导向通道的另一端与所述筒体侧壁的外侧连通，所述第二导向通道的一端与所述第三流道的上部连通，所述第二导向通道的另一端与所述筒体侧壁的外侧连通，所述第一导向通道的另一端低于所述第二导向通道的另一端；
磨鞋，所述磨鞋设置在所述筒体的下部，所述磨鞋上设置有第四流道和所述第三导向通道，所述第三导向通道的一端与所述第四流道的上部连通，所述第三导向通道的另一端与磨鞋侧壁的外侧连通，所述第三导向通道的另一端低于所述第一导向通道的另一端。
优选地，所述第三流道内设置有仅能使流体在所述第三流道内自下而上流动的单向阀。
优选地，所述第三流道内设置有筛网，所述筛网位于所述单向阀和所述第二导向通道的一端之间。
优选地，所述磨鞋的底部具有合金层。
优选地，所述第一导向通道自其一端朝向另一端自上而下倾斜。
优选地，所述第二导向通道自其一端朝向另一端自下而上倾斜。
优选地，所述第三导向通道自其一端朝向另一端自上而下倾斜。
优选地，所述磨鞋设置有第四导向通道，所述第四导向通道的一端与所述第四流道的下部连通，所述第四导向通道的另一端与磨鞋的底部连通。
优选地，所述第三导向通道的数量不少于三个，不少于三个的所述第三导向通道沿圆周方向间隔排布。
优选地，所述液力推进装置包括内缸和能相对所内缸滑动从而加压的外缸。
本申请实施例中的水平井井下修井工具可实现磨铣、加载、清屑为一体，功能强大，使用时只需打压循环即可完成操作。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本申请实施例中的水平井井下修井工具的结构示意图。
图2为本申请实施例中的水平井井下修井工具的各个部件的具体结构示意图。
以上附图的附图标记：1、液力推进装置；11、第一流道；12、内缸；13、外缸；2、旋转机构；21、定子；22、转子；23、第二流道；3、清理机构；30、筒体；33、第一导向通道；32、第三流道；31、第二导向通道；4、磨鞋；41、第四流道；42、第三导向通道；43、第四导向通道；44、合金层；5、单向阀；6、筛网。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
参照图1和图2所示，本申请实施例公开了一种水平井井下修井工具，包括：液力推进装置1，所述液力推进装置1具有第一流道11；旋转机构2，所述旋转机构2包括固设在所述液力推进装置1下部的定子21、能相对所述定子21转动地设置在所述定子21上的转子22、与所述液力推进装置1的第一流道11连通并能驱使所述转子22转动的第二流道23；清理机构3，所述清理机构3包括固定设置在所述转子22下部的筒体30、设置在所述筒体30上的第一导向通道33、设置在所述筒体30内并且与所述第二流道23隔离的第三流道32、设置在所述筒体30上的第二导向通道31，所述第一导向通道33的一端与所述第二流道23连通，所述第一导向通道33的另一端与所述筒体30侧壁的外侧连通，所述第二导向通道31的一端与所述第三流道32的上部连通，所述第二导向通道31的另一端与所述筒体30侧壁的外侧连通，所述第一导向通道33的另一端低于所述第二导向通道31的另一端；磨鞋4，所述磨鞋4设置在所述筒体30的下部，所述磨鞋4上设置有第四流道41和第三导向通道42，所述第三导向通道42的一端与所述第四流道41的上部连通，所述第三导向通道42的另一端与磨鞋4侧壁的外侧连通，所述第三导向通道42的另一端低于所述第一导向通道33的另一端。
参照图2所示，具体的，所述液力推进装置1包括外缸13、能沿竖直方向相对所述外缸13滑动的内缸12。液体进入所述液力推进器内部后，所述内缸12和所述外缸13可相对滑动，完成加载。所述液力推进装置1的具体结构可以参照现有技术中的型号为YTJ114G-Ⅰ型液力推进器。
所述旋转机构2包括固设在所述液力推进装置1下部的定子21、能相对所述定子21转动地设置在所述定子21上的转子22、与所述液力推进装置1的第一流道11连通并能驱使所述转子22转动的第二流道23。在经过加载后的液体作用下可产生旋转力，由此，转子22可在定子21内旋转，所述转子22与所述清理机构3连接，这样所述转子22就可以带动所述清理机构3和所述磨鞋4旋转。所述旋转机构2的结构可以参照现有技术中的螺杆钻具，在此不再累述。
所述清理机构3包括筒体30。所述筒体30具有第一导向通道33，所述第一导向通道33的上端与所述第二流道23连通。所述第一导向通道33的下端敞开，并且与所述筒体30侧壁的外侧连通。由此，自第二流道23流出的液体，可以通过第一导向通道33流到所述筒体30的外侧。
所述筒体30还具有沿竖直方向延伸的第三流道32。所述第三流道32与所述第二流道23、所述第一导向通道33隔离，即，不直接连通。所述筒体30还设置有所述第二导向通道31。所述第二导向通道31的下端与所述第三流道32的上部连通。所述第二导向通道31的上端敞开，并且与所述筒体30侧壁外侧连通。由此，自第三流道32流出的液体，可以通过所述第二导向通道31流到筒体30外侧。
优选地，所述第三流道32内设置有仅能使流体在所述第三流道32内自下而上流动的单向阀5，以用于防止所述碎屑的下落。所述第三流道32内设置有筛网6，所述筛网6位于所述单向阀5和所述第二导向通道31的一端之间。所述筛网6的孔隙小于所述碎屑直径，用于隔离所述碎屑的上返，从而使碎屑被限制在所述筛网6和所述单向阀5之间。
所述第二导向通道31的上端位于所述第一导向通道33的下端的上方。由此，由所述第一导向通道33流出的液体可以顺着所述筒体30的外侧向下运动，由所述第二导向通道31流出的液体可以顺着所述筒体30的外侧向上运动。
优选地，所述第一导向通道33从其上端向其下端逐渐向外倾斜。所述第二导向通道31从其下端向其上端逐渐向外倾斜。
所述磨鞋4的上端可以通过丝扣与所述筒体30的下部连接。所述磨鞋4的底部可以具有合金层44。因此，所述磨鞋4能够在转子22的带动下，与所述筒体30一同转动，从而完成磨铣动作。
所述磨鞋4上设置有第四流道41和所述第三导向通道42，所述第三导向通道42的上端与所述第四流道41的上部连通，所述第三导向通道42的下端与磨鞋4侧壁的外侧连通。为了保证流体进入与所述第四流道41的流量，所述第三导向通道42的数量不少于三个，不少于三个的所述第三导向通道42沿圆周方向间隔排布。优选地，所述第三导向通道42自其上朝向下端逐渐向外倾斜。
所述磨鞋4可以设置有第四导向通道43，所述第四导向通道43的一端与所述第四流道41的下部连通，所述第四导向通道43的另一端与磨鞋4的底部连通。
因而液体流经路线为从所述液力推进器的内部(即第一流道11)流向所述旋转机构2的内部(即第二流道23)，再从所述清理机构3的第一导向通道33流出所述筒体30外侧，流体自所述筒体30的外侧向下流动流至所述磨鞋4的外侧，然后流体携带井底碎屑通过所述第三导向通道42上返至所述磨鞋4的内部(即第四流道41)，再进入与所述筒体30的内部(即所述第三流道32)，最后所述碎屑停留在所述筒体30内，同时流体通过所述第二导向通道31继续上返至所述筒体30的外侧，并且继续向上流至所述液力推进器外侧，再从所述液力推进器向外导出。
优选地，自所述第一导向通道33向下运动的流体靠喷嘴喷出，具有特定的方向、一定的压力和流速。自所述第二导向通道31上返出的流体是靠液柱压力推动其向上流动。向下运动的流体可以有少量被上返的流体带动流向上部；而上返的流体也会有少量被喷嘴喷出的流体带动向下流动，二者之间可以有交叉区域，只要不会影响整体循环即可。
本申请实施例中的水平井井下修井工具可实现磨铣、加载、清屑为一体，功能强大，使用时只需打压循环即可完成操作。
因此，本申请实施例中的水平井井下修井工具使用方便、工艺合理、功能强、操作简单、效率高、风险低，有效解决了水平井修井过程的扭矩传递、均匀加载和清屑问题，防止造成井下事故。
此外，本申请实施例中的井下作业工具的扭矩损失小。旋转机构2在井下产生的扭矩直接传递给磨鞋4，而不需要钻杆不旋转，较少了管柱与井壁的接触，基本无扭矩损失。本申请实施例中的井下作业工具采用液力推进装置1，采用液力加载，无需地面操作，使用时可自动均匀加载。本申请实施例中的井下作业工具清屑容易、风险低。采用负压原理，直接将碎屑吸入沉砂筒内，无需返到地面，降低了碎屑上返下沉造成卡阻的风险。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水平井井下修井工具，其特征在于，包括：
液力推进装置，所述液力推进装置具有第一流道；
旋转机构，所述旋转机构包括固设在所述液力推进装置下部的定子、能相对所述定子转动地设置在所述定子上的转子、与所述液力推进装置的第一流道连通并能驱使所述转子转动的第二流道；
清理机构，所述清理机构包括固定设置在所述转子下部的筒体、设置在所述筒体上的第一导向通道、设置在所述筒体内并且与所述第二流道隔离的第三流道、设置在所述筒体上的第二导向通道，所述第一导向通道的一端与所述第二流道连通，所述第一导向通道的另一端与所述筒体侧壁的外侧连通，所述第二导向通道的一端与所述第三流道的上部连通，所述第二导向通道的另一端与所述筒体侧壁的外侧连通，所述第一导向通道的另一端低于所述第二导向通道的另一端；
磨鞋，所述磨鞋设置在所述筒体的下部，所述磨鞋上设置有第四流道和第三导向通道，所述第三导向通道的一端与所述第四流道的上部连通，所述第三导向通道的另一端与磨鞋侧壁的外侧连通，所述第三导向通道的另一端低于所述第一导向通道的另一端；所述第三流道内设置有仅能使流体在所述第三流道内自下而上流动的单向阀；所述第三流道内设置有筛网，所述筛网位于所述单向阀和所述第二导向通道的一端之间；携带井底碎屑的流体通过所述第三导向通道上返至所述第四流道，再进入所述第三流道，最后所述碎屑停留在所述筛网和所述单向阀之间。
2.根据权利要求1所述的水平井井下修井工具，其特征在于，所述磨鞋的底部具有合金层。
3.根据权利要求1所述的水平井井下修井工具，其特征在于，所述第一导向通道自其一端朝向另一端自上而下倾斜。
4.根据权利要求1所述的水平井井下修井工具，其特征在于，所述第二导向通道自其一端朝向另一端自下而上倾斜。
5.根据权利要求1所述的水平井井下修井工具，其特征在于，所述第三导向通道自其一端朝向另一端自上而下倾斜。
6.根据权利要求1所述的水平井井下修井工具，其特征在于，所述磨鞋设置有第四导向通道，所述第四导向通道的一端与所述第四流道的下部连通，所述第四导向通道的另一端与磨鞋的底部连通。
7.根据权利要求1所述的水平井井下修井工具，其特征在于，所述第三导向通道的数量不少于三个，不少于三个的所述第三导向通道沿圆周方向间隔排布。
8.根据权利要求1所述的水平井井下修井工具，其特征在于，所述液力推进装置包括内缸和能相对所内缸滑动从而加压的外缸。
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