CN108625809A - 一种随钻修复井壁的稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种随钻修复井壁的稳定器，包括主体(1)，主体(1)两端形成公扣(5)和母扣(4)，主体(1)内部形成贯通公扣(4)和母扣(5)的钻井液通腔(6)；主体(1)圆周面沿轴向分布有多组螺旋刀翼板(2)，相邻两组所述螺旋刀翼板(2)与主体(1)之间形成螺旋水道槽(8)；每组所述螺旋刀翼板(2)径向外端面还设置有多排球头齿(3)及间隔设置在其中一排球头齿(3)之间的多个PDC复合片切削齿(7)。本发明利用一个主体即可适用于不同井径的井下使用，主体随钻具同步旋转工作，省掉再次下钻修复井壁的单独作业过程，从而缩短建井周期，降低钻井成本，提高井深质量和井下安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种稳定器，属于石油天气钻井勘探工程技术领域，具体涉及一种随钻修复井壁的稳定器。
背景技术
由于在石油天然气钻井勘探工程中，目前井深设计越来越深，建井周期相对的延长，且目前井下用的PDC钻头耐磨性较好，相对的PDC钻头井下工作时间也延长，由于长时间井壁不进行修复，井壁中含有遇水膨胀的岩性会造成井壁缩径现象，另外钻井液泥浆中的泥饼附着在井壁上，随时间越长附着井壁的泥饼越厚，也造成井壁缩径现象。井壁缩径的危害是其缩径后的直径小于钻头直径，当起钻时钻头会遇阻遇卡现象，严重情况下造成卡钻事故。在此技术背景下避免此类不良现象出现和防止卡钻事故发生，因此为了解决以上技术问题，我们需要设计一种可以及时修复井壁缩径现象、有效保证在起下钻施工过程中畅通及井下安全的钻井设备。
发明内容
基于以上技术问题，本发明提供了一种随钻修复井壁的稳定器，从而解决了钻井时井壁缩径后起下钻困难、易卡钻的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种随钻修复井壁的稳定器，包括主体，主体两端形成公扣和母扣，主体内部形成贯通公扣和母扣的钻井液通腔；
主体圆周面沿轴向分布有多组螺旋刀翼板，相邻两组所述螺旋刀翼板与主体之间形成螺旋水道槽；
每组所述螺旋刀翼板径向外端面还设置有多排球头齿及间隔设置在其中一排球头齿之间的多个PDC复合片切削齿。
基于以上技术方案，所述螺旋刀翼板径向外端面呈圆弧形结构，且球头齿和PDC复合片切削齿与螺旋刀翼板径向外端面切线设置。
基于以上技术方案，所述球头齿共设置有两排，每排球头齿中每100mm内设置8～10片。
基于以上技术方案，所述PDC复合片切削齿设置在主体旋转方向的前排位置，且与前排的球头齿每2～3片相间隔设置。
基于以上技术方案，所述球头齿通过冷压方式与螺旋刀翼板连接；所述PDC复合片切削齿通过钎焊方式与螺旋刀翼板连接。
基于以上技术方案，所述球头齿采用YG-8型硬质合金制成；所述PDC复合片切削齿采用硬质合金与人造金刚石复合材料制成。
基于以上技术方案，所述螺旋刀翼板设置有3～6个。
基于以上技术方案，所述螺旋刀翼板厚度为40mm～80mm，螺旋角度为20°～40°。
基于以上技术方案，所述主体和螺旋刀翼板的材料为4145H3型石油钻具用钢。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明利用一个主体即可适用于不同井径的井下使用，主体随钻具同步旋转工作，省掉再次下钻修复井壁的单独作业过程，从而缩短建井周期，降低钻井成本，提高井深质量和井下安全性。
2、本发明具有井下安全性高的特性，螺旋刀翼板带有的球头齿和PDC复合片切削齿可随钻切削修复井壁，从而减少了井壁缩径和卡井的概率，极大的保证了石油天然气钻井勘探工程的井下安全，缩短了石油天气钻井勘探工程建井周期，减少了因石油天气钻井勘探工程对环境的污染，提高了石油天然气勘探开发的速度和效率。
附图说明
图1为本发明的结构整体示意图；
图2是本发明的螺旋刀翼和螺旋水道槽的结构示意图；
图3是图2中A处的结构放大示意图；
图4是图2中螺旋刀翼板的侧视图；
图中标记：1、主体；2、螺旋刀翼板；3、球头齿；4、母扣；5、公扣；6、钻井液通腔；7、PDC复合片且削齿；8、螺旋水道槽；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图1-4所示，一种随钻修复井壁的稳定器，包括主体1，主体1两端形成公扣5和母扣4，主体1内部形成贯通公扣4和母扣5的钻井液通腔6；
主体1圆周面沿轴向分布有多组螺旋刀翼板2，相邻两组所述螺旋刀翼板2与主体1之间形成螺旋水道槽8；
每组所述螺旋刀翼板2径向外端面还设置有多排球头齿3及间隔设置在其中一排球头齿3之间的多个PDC复合片切削齿7。
本实施例主体1通过公扣4和母扣5的螺纹与钻具连接，钻具转动时，主体1及连接的螺旋刀翼板2随钻具由地面设备传来的扭矩做同步旋转运动，螺旋刀翼板2靠井壁的端面密布球头齿3(球头齿3可采用硬质合金制成)和PDC复合片切削齿7，球头齿3和PDC复合片切削齿7顶部为圆弧形结构，其旋转半径与井底工作的钻头旋转半径一致，当井壁出现缩径时球头齿3和PDC复合片切削齿7将井壁多余的岩块、泥饼划掉(此过程为划眼)，随时将钻头钻过的井眼直径与钻头保持一致尺寸，起到规避井壁缩径的目的。
本实施例可根据钻井的井眼直径，选用匹配直径的随钻修复井壁的稳定器，从而使得螺旋刀翼板2上的球头齿3和PDC复合片切削齿7始终与钻头钻井尺寸保持一致，从而可以适用于不同井径的随钻修复使用。
本实施例减少了钻进中的卡钻事故和完钻后下套管顺利畅通，极大的保证了石油天然气钻井勘探工程的井下安全，提高了石油天气钻井勘探工程机械钻速，缩短了石油天气钻井勘探工程建井周期，减少了因石油天气钻井勘探工程对环境的污染，提高了石油天然气勘探开发的速度和效率。
本实施例的螺旋刀翼板2最好呈圆周均匀分布在主体1外圆周面，以保证钻具转动时的稳定性。
实施例2
本实施例在实施例1基础上进行了方案优化，具体为：所述螺旋刀翼板2径向外端面呈圆弧形结构，且球头齿3和PDC复合片切削齿7与螺旋刀翼板2径向外端面切线设置。
本实施例螺旋刀翼板2径向外端面呈圆弧形设置，从而在设置球头齿3和PDC复合片切削齿7后，球头齿3和PDC复合片切削齿7表面能形成半径为圆形的划眼半径，使得其划眼半径与井眼半径吻合，保证划眼精确，可避免划眼半径过小失效或划眼半径过大影响钻具稳定性的问题。
实施例3
本实施例在实施例1或实施例2的基础方案上做了进一步优化，具体为：所述球头齿3共设置有两排，每排球头齿3中每100mm内设置8～10片。
本实施例中，两排球头齿3可以提高划眼效率和稳定性，提高划眼质量，且可根据钻井的井壁岩石硬度情况、钻井深度等选择不同数量的排布方式，其中每排球头齿3中每100mm内设置8～10片，基本就可满足现如今大部分钻井需求。
本实施例中每排球头齿3中的球头齿3之间最好均匀分布，以保证划眼的稳定性。
实施例4
本实施例在实施例1或实施例2或实施例3的基础方案上做了进一步优化，具体为：所述PDC复合片切削齿7设置在主体1旋转方向的前排位置，且与前排的球头齿3每2～3片相间隔设置。
本实施例复合片切削齿7设置在主体1旋转方向的前排位置，从而在钻头转动时，复合片切削齿7会与井壁直径最小端接触，从而与球头齿3共同划眼，减少二者相互受力，提高了二者使用寿命。
实施例5
本实施例在实施例1-4中任一实施例的基础方案上做了进一步优化，具体为：所述球头齿3通过冷压方式与螺旋刀翼板2连接；所述PDC复合片切削齿7通过钎焊方式与螺旋刀翼板2连接。
本实施例球头齿3通过冷压方式(过盈配合)与螺旋刀翼板2连接，连接稳固牢靠，耐冲击，能极大的加强螺旋刀翼板2和球头齿3的连接强度，延长球头齿3使用寿命；同理PDC复合片切削齿7与螺旋刀翼板2通过钎焊方式连接，保证二者连接强度。
实施例6
本实施例在实施例1-5中任一实施例的基础方案上做了进一步优化，具体为：所述球头齿3采用YG-8型硬质合金制成；所述PDC复合片切削齿7采用硬质合金与人造金刚石复合材料制成。
本实施例中，YG-8型硬质合金具有耐冲击、磨损及腐蚀的特性，硬度高，有利于球头齿3长久划眼使用；而PDC复合片切削齿7采用硬质合金与人造金刚石复合材料则具有高耐磨性，易破碎岩石，提高整体寿命。
实施例7
本实施例在实施例1-6中任一实施例的基础方案上做了进一步优化，具体为：所述螺旋刀翼板2设置有3～6个。
本实施例螺旋刀翼板2根据钻井井壁的岩石硬度、井径选择合适数量，以现在钻井情况而定，一般为3～6个，优选为4个。
实施例8
本实施例在实施例1-7中任一实施例的基础方案上做了进一步优化，具体为：所述螺旋刀翼板2厚度为40mm～80mm，螺旋角度为20°～40°。
本实施例中，螺旋刀翼板2会根据井径大小选择不同的宽度，以与井径匹配，当井径过大时，螺旋刀翼板2转动划眼时受到的周向力较大，极易将其折断，因此，需要一定厚度来满足强度需求，而根据实际钻井需求，一般螺旋刀翼板2厚度为40mm～80mm即可满足所有井眼需求。螺旋角度则可选择20°～40°范围内的旋旋度数，以有效的减少螺旋刀翼板2与井壁修复切削时的阻力，减少钻井液通过螺旋水道槽8的阻力，提高钻井液上返速度，缩短钻井液循环周期。
实施例9
本实施例在实施例1-8中任一实施例的基础方案上做了进一步优化，具体为：所述主体1和螺旋刀翼板2的材料为4145H3型石油钻具用钢。
实施例10
如图1-4所示，一种随钻修复井壁的稳定器，包括主体1，主体1两端形成公扣5和母扣4，主体1内部形成贯通公扣4和母扣5的钻井液通腔6；主体1圆周面沿轴向分布有多组螺旋刀翼板2，相邻两组所述螺旋刀翼板2与主体1之间形成螺旋水道槽8；每组所述螺旋刀翼板2径向外端面还设置有多排球头齿3及间隔设置在其中一排球头齿3之间的多个PDC复合片切削齿7；所述螺旋刀翼板2径向外端面呈圆弧形结构，且球头齿3和PDC复合片切削齿7与螺旋刀翼板2径向外端面切线设置；所述球头齿3共设置有两排，每排球头齿3中每100mm内设置9片；所述PDC复合片切削齿7设置在主体1旋转方向的前排位置，且与前排的球头齿3每2片相间隔设置；所述球头齿3通过冷压方式与螺旋刀翼板2连接；所述PDC复合片切削齿7通过钎焊方式与螺旋刀翼板2连接；所述球头齿3采用YG-8型硬质合金制成；所述PDC复合片切削齿7采用硬质合金与人造金刚石复合材料制成；所述螺旋刀翼板2设置有4个；所述螺旋刀翼板2厚度为50mm，螺旋角度为30°；所述主体1和螺旋刀翼板2的材料为4145H3型石油钻具用钢。
本实施例通过设置球头齿3和PDC复合片切削齿7对井壁直径进行切割，保证井壁不会缩径，保证了起下钻过程中畅通，规避了卡钻隐患，保证了井下安全顺利施工。
本实施例中，根据井径范围的不同，球头齿3和PDC复合片切削齿7的尺寸也会有一定变化，如：当用于井径为φ215.9的井眼时，球头齿3和PDC复合片切削齿7的尺寸为13X14mm；当用于井径为φ241.3的井眼时，球头齿3和PDC复合片切削齿7的尺寸为16X18mm；当用于井径为φ311.15的井眼时，球头齿3和PDC复合片切削齿7的尺寸为19X24mm，因此球头齿3和PDC复合片切削齿7尺寸可根据使用时井径合理选择，本实施例不加以限定。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种随钻修复井壁的稳定器，包括主体(1)，主体(1)两端形成公扣(5)和母扣(4)，主体(1)内部形成贯通公扣(4)和母扣(5)的钻井液通腔(6)；
其特征在于：
主体(1)圆周面沿轴向分布有多组螺旋刀翼板(2)，相邻两组所述螺旋刀翼板(2)与主体(1)之间形成螺旋水道槽(8)；
每组所述螺旋刀翼板(2)径向外端面还设置有多排球头齿(3)及间隔设置在其中一排球头齿(3)之间的多个PDC复合片切削齿(7)。
2.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述螺旋刀翼板(2)径向外端面呈圆弧形结构，且球头齿(3)和PDC复合片切削齿(7)与螺旋刀翼板(2)径向外端面切线设置。
3.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述球头齿(3)共设置有两排，每排球头齿(3)中每100mm内设置8～10片。
4.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述PDC复合片切削齿(7)设置在主体(1)旋转方向的前排位置，且与前排的球头齿(3)每2～3片相间隔设置。
5.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述球头齿(3)通过冷压方式与螺旋刀翼板(2)连接；所述PDC复合片切削齿(7)通过钎焊方式与螺旋刀翼板(2)连接。
6.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述球头齿(3)采用YG-8型硬质合金制成；所述PDC复合片切削齿(7)采用硬质合金与人造金刚石复合材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述螺旋刀翼板(2)设置有3～6个。
8.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述螺旋刀翼板(2)厚度为40mm～80mm，螺旋角度为20°～40°。
9.根据权利要求1所述的一种随钻修复井壁的稳定器，其特征在于：所述主体(1)和螺旋刀翼板(2)的材料为4145H3型石油钻具用钢。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20181009 |