CN108425648A - 一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水平井钻进过程中用于帮助钻井液携带岩屑返回地面用的滚轮式水平井岩屑搅拌工具。它解决岩屑在水平段井床堆积，无法被钻井液携带上返的问题。其技术方案是：主筒体上端和上部钻柱丝扣连接，下接头下端和下部钻柱丝扣连接，主筒体下端和下接头上端丝扣连接；滚轮安装在扶正筒外部螺旋扶正筋上的半圆形凹槽内；压板安装在扶正筒外部螺旋扶正筋上的矩形沉槽内，钢球a和滚轮外圆中部半圆形凹槽配合；扶正筒和螺旋筒整体套在主筒体下部台阶轴上；钢球b安装在主筒体下部台阶轴上四圈半圆形凹槽和扶正筒与螺旋筒内腔半圆形凹槽形成的环形空间内。本发明可以有效对沉积井床的岩屑进行搅拌，提高钻井液携岩效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种水平井钻进过程中用于帮助钻井液携带岩屑返回地面用的滚轮式水平井岩屑搅拌工具。
背景技术
在石油天然气行业中，水平井正得到越来越广泛的应用，其主要优势在于可以提高油井产能、在非均质地层中降低经济风险、降低单位技术成本。水平井的水平段井眼接近水平状态，岩屑在重力作用下，具有沉降在井床上的趋势，在钻柱和井眼环空之间钻井液流速较低的情况下，非常容易发生岩屑堆积，无法随钻井液上返的现象。
由于地质条件等因素的要求，钻进过程中需要进行一开、二开和三开作业，每次开钻作业都会导致下入套管尺寸和上一次开钻下入套管尺寸不同，浅层井眼尺寸大，下入套管尺寸大，深层井眼尺寸小，下入套管尺寸小。几次不同开钻导致上部井眼尺寸大，下部井眼尺寸小，这就造成了上部井眼环空钻井液流速低，下部井眼环空钻井液流速高。岩屑在下部井眼环空容易被钻井液携带上返，而上部井眼在低流速状态下难以被钻井液携带上返，在水平井段的岩屑更是会直接沉降在井床上。大量岩屑在井床上堆积，会阻碍钻柱正常送进，严重影响正常钻井作业，因此必须对堆积在井床上的岩屑进行清理。基于上述技术背景，本发明特提供一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具，旨在钻井液流速低，无法有效携带岩屑的情况下，对沉降于水平段井床上的岩屑进行搅拌，增加钻井液携岩效率。
发明内容
本发明的目的是：为了解决岩屑在水平段井床堆积，无法被钻井液携带上返的问题，特提供一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具，是由主筒体、扶正筒、压板、钢球a、螺钉、滚轮、钢球b、螺帽、旋转筒和下接头构成；其结构特征是：主筒体上端和上部钻柱丝扣连接，下接头下端和下部钻柱丝扣连接，主筒体下端和下接头上端丝扣连接；主筒体外圆设置为台阶轴，主筒体下部台阶轴上轴向设置四圈半圆形凹槽；扶正筒内腔上部设置一圈半圆形凹槽，扶正筒内腔下部设置一圈半圆形凹槽，扶正筒内腔两圈半圆形凹槽上各设置一螺纹孔连通扶正筒的内外腔，扶正筒下端设置为丝扣，扶正筒外部周向均匀设置六个螺旋扶正筋，螺旋扶正筋的螺旋角为15°～25°，每个螺旋扶正筋上沿着螺旋角方向设置两个矩形沉槽，矩形沉槽两端设置有螺纹孔，矩形沉槽中部设置一半圆形凹槽，半圆形凹槽圆弧面上设置两个半球形凹槽；压板设置为矩形外廓，压板两端设置有台阶孔，压板中部设置一矩形通孔，矩形通孔两端设置为圆弧面，矩形通孔两端圆弧面上分别设置一半球形凹槽；钢球a安装在扶正筒外部螺旋扶正筋上的半球形凹槽内，钢球a安装在压板中部矩形通孔圆弧面上的半球形凹槽内；滚轮外圆中部设置一圈半圆形凹槽，滚轮安装在扶正筒外部螺旋扶正筋上的半圆形凹槽内；压板安装在扶正筒外部螺旋扶正筋上的矩形沉槽内，压板和扶正筒用螺钉固定，滚轮穿过压板中部矩形通孔，钢球a和滚轮外圆中部半圆形凹槽配合；螺旋筒内腔上部设置一圈半圆形凹槽，螺旋筒内腔下部设置一圈半圆形凹槽，螺旋筒两圈半圆形凹槽上各设置一螺纹孔连通螺旋筒内外腔，螺旋筒外部设置有螺旋翼，螺旋翼的螺旋角为30°～45°；扶正筒下端和螺旋筒上端丝扣连接，扶正筒和螺旋筒整体套在主筒体下部台阶轴上；钢球b安装在主筒体下部台阶轴上四圈半圆形凹槽和扶正筒与螺旋筒内腔半圆形凹槽形成的环形空间内；螺帽和扶正筒半圆形凹槽上的螺纹孔丝扣连接，螺帽和螺旋筒半圆形凹槽上的螺纹孔丝扣连接。
本发明的有益效果是：(1)本发明利用钻柱送进实现扶正筒和螺旋筒的旋转，螺旋筒上螺旋翼的旋转可以有效对沉积井床的岩屑进行搅拌，提高钻井液携岩效率，防止岩屑堆积现象的发生；(2)本发明为纯机械结构，易损件少，安全可靠。
附图说明
图1是本发明一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具的结构示意图；
图2是图1A-A截面剖视图；
图3是图1B-B截面剖视图；
图4是本发明一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具扶正筒的三维结构示意图；
图5是本发明一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具螺旋筒的三维结构示意图；
图6是本发明一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具压板的三维结构示意图；
图中：1.主筒体，2.扶正筒，3.压板，4.钢球a，5.螺钉，6.滚轮，7钢球b，8.螺帽，9.螺旋筒、10.下接头。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具，是由主筒体1、扶正筒2、压板3、钢球a4、螺钉5、滚轮6、钢球b7、螺帽8、旋转筒9和下接头10构成；其结构特征是：主筒体1上端和上部钻柱丝扣连接，下接头10下端和下部钻柱丝扣连接，主筒体1下端和下接头10上端丝扣连接；主筒体1外圆设置为台阶轴，主筒体1下部台阶轴上轴向设置四圈半圆形凹槽；钢球a4安装在扶正筒2外部螺旋扶正筋上的半球形凹槽内，钢球a4安装在压板3 中部矩形通孔圆弧面上的半球形凹槽内；如图2所示，滚轮6外圆中部设置一圈半圆形凹槽，滚轮6安装在扶正筒2外部螺旋扶正筋上的半圆形凹槽内；压板3安装在扶正筒2外部螺旋扶正筋上的矩形沉槽内，压板3和扶正筒2用螺钉5固定，滚轮6穿过压板3中部矩形通孔，钢球a4和滚轮6外圆中部半圆形凹槽配合；扶正筒2下端和螺旋筒9上端丝扣连接，扶正筒 2和螺旋筒9整体套在主筒体1下部台阶轴上；如图3所示，钢球b7安装在主筒体1下部台阶轴上四圈半圆形凹槽和扶正筒2与螺旋筒9内腔半圆形凹槽形成的环形空间内；螺帽8和扶正筒2半圆形凹槽上的螺纹孔丝扣连接，螺帽8和螺旋筒9半球形凹槽上的螺纹孔丝扣连接。
如图1和图4所示，扶正筒2内腔上部设置一圈半圆形凹槽，扶正筒2内腔下部设置一圈半圆形凹槽，扶正筒2内腔两圈半圆形凹槽上各设置一螺纹孔连通扶正筒2的内外腔，扶正筒2下端设置为丝扣，扶正筒2外部周向均匀设置六个螺旋扶正筋，螺旋扶正筋的螺旋角为15°～25°，每个螺旋扶正筋上沿着螺旋角方向设置两个矩形沉槽，矩形沉槽两端设置有螺纹孔，矩形沉槽中部设置一半圆形凹槽，半圆形凹槽圆弧面上设置两个半球形凹槽。
如图1和图6所示，压板3设置为矩形外廓，压板3两端设置有台阶孔，压板3中部设置一矩形通孔，矩形通孔两端设置为圆弧面，矩形通孔两端圆弧面上分别设置一半球形凹槽。
如图1和图5所示，螺旋筒9内腔上部设置一圈半圆形凹槽，螺旋筒9内腔下部设置一圈半圆形凹槽，螺旋筒9两圈半圆形凹槽上各设置一螺纹孔连通螺旋筒9内外腔，螺旋筒9外部设置有螺旋翼，螺旋翼的螺旋角为30°～45°。
Claims (3)
1.一种滚轮式水平井岩屑搅拌工具，是由主筒体(1)、扶正筒(2)、压板(3)、钢球a(4)、螺钉(5)、滚轮(6)、钢球b(7)、螺帽(8)、旋转筒(9)和下接头(10)构成；其特征在于：主筒体(1)上端和上部钻柱丝扣连接，下接头(10)下端和下部钻柱丝扣连接，主筒体(1)下端和下接头(10)上端丝扣连接；主筒体(1)外圆设置为台阶轴，主筒体(1)下部台阶轴上轴向设置四圈半圆形凹槽；压板(3)设置为矩形外廓，压板(3)两端设置有台阶孔，压板(3)中部设置一矩形通孔，矩形通孔两端设置为圆弧面，矩形通孔两端圆弧面上分别设置一半球形凹槽；钢球a(4)安装在扶正筒(2)外部螺旋扶正筋上的半球形凹槽内，钢球a(4)安装在压板(3)中部矩形通孔圆弧面上的半球形凹槽内；滚轮(6)外圆中部设置一圈半圆形凹槽，滚轮(6)安装在扶正筒(2)外部螺旋扶正筋上的半圆形凹槽内；压板(3)安装在扶正筒(2)外部螺旋扶正筋上的矩形沉槽内，压板(3)和扶正筒(2)用螺钉(5)固定，滚轮(6)穿过压板(3)中部矩形通孔，钢球a(4)和滚轮(6)外圆中部半圆形凹槽配合；扶正筒(2)下端和螺旋筒(9)上端丝扣连接，扶正筒(2)和螺旋筒(9)整体套在主筒体(1下部台阶轴上；钢球b(7)安装在主筒体(1)下部台阶轴上四圈半圆形凹槽和扶正筒(2)与螺旋筒(9)内腔半圆形凹槽形成的环形空间内；螺帽(8)和扶正筒(2)半圆形凹槽上的螺纹孔丝扣连接，螺帽(8)和螺旋筒(9)半圆形凹槽上的螺纹孔丝扣连接。
2.根据权利要求1所述的滚轮式水平井岩屑搅拌工具，其特征是：所述扶正筒(2)内腔上部设置一圈半圆形凹槽，扶正筒(2)内腔下部设置一圈半圆形凹槽，扶正筒(2)内腔两圈半圆形凹槽上各设置一螺纹孔连通扶正筒(2)的内外腔，扶正筒(2)下端设置为丝扣，扶正筒(2)外部周向均匀设置六个螺旋扶正筋，螺旋扶正筋的螺旋角为15°～25°，每个螺旋扶正筋上沿着螺旋角方向设置两个矩形沉槽，矩形沉槽两端设置有螺纹孔，矩形沉槽中部设置一半圆形凹槽，半圆形凹槽圆弧面上设置两个半球形凹槽。
3.根据权利要求1所述的滚轮式水平井岩屑搅拌工具，其特征是：所述螺旋筒(9)内腔上部设置一圈半圆形凹槽，螺旋筒(9)内腔下部设置一圈半圆形凹槽，螺旋筒(9)两圈半圆形凹槽上各设置一螺纹孔连通螺旋筒(9)内外腔，螺旋筒(9)外部设置有螺旋翼，螺旋翼的螺旋角为30°～45°。
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