CN109838217A - 随钻刮管器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种随钻刮管器，其包括依次相连的上接头、中心管、转换接头和下接头，其中：所述中心管上沿其圆周方向间隔设有多个刮管条，所述转换接头内连接有球座，在所述球座上坐封有密封球的状态下，各所述刮管条在通入所述中心管内的液体压力的作用下能从所述中心管径向向外伸出。本发明的随钻刮管器，能有效解决在钻井过程中随钻刮管的技术问题，大大节约了钻井时间和钻井成本。

Description

随钻刮管器

技术领域

本发明涉及钻井工程技术领域，尤其涉及一种多功能的随钻刮管器。

背景技术

在钻井过程中，随着井深的不断增加，油田为了节省完井成本或出于其他综合方面的考虑，一般采用尾管固井技术进行固井作业。尾管固井的特点就是通过尾管悬挂器技术将尾管悬挂在上层技术套管内壁上。

要实现尾管固井作业的有效进行，利于尾管悬挂器有效坐挂，须在上层技术套管内壁上进行内壁的清洁作业，即刮壁作业。为了实现刮壁作业的有效进行，常规的技术手段是当钻井结束后，下入通井钻具组合进行通井，当通井作业完毕后，再下入刮壁器进行技术套管的刮壁作业。

常规技术手段在一定程度上保证了套管刮壁的有效进行，但是随着钻井技术的不断发展，深井、超深井已成为钻井发展的重点方向，在深井、超深井中进行刮壁作业时，由于常规刮壁作业须进行起钻作业并更换钻具组合来进行，过程复杂且周期长，而且成本较高，随着国际油价的萎靡，为了能够降低成本和提高钻井效率，如何能够实现随钻刮壁已成为深井、超深井亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种随钻刮管器，能有效解决在钻井过程中随钻刮管的技术问题，大大节约了钻井时间和钻井成本。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种随钻刮管器，其包括依次相连的上接头、中心管、转换接头和下接头，其中：所述中心管上沿其圆周方向间隔设有多个刮管条，所述转换接头内连接有球座，在所述球座上坐封有密封球的状态下，各所述刮管条在通入所述中心管内的液体压力的作用下能从所述中心管径向向外伸出。

在本发明的实施方式中，所述中心管上套设有上外滑套和下外滑套；所述上外滑套的上端与所述上接头之间通过上剪切销钉相连，所述上外滑套的下端与所述多个刮管条相抵接；所述下外滑套的上端与所述多个刮管条相抵接，所述下外滑套的下端与所述转换接头之间通过下剪切销钉相连。

在本发明的实施方式中，所述中心管上还固定套设有上固定套和下固定套；所述上固定套位于所述上外滑套内并与所述上外滑套滑动密封设置，所述上外滑套与所述上固定套之间形成有上液压腔；所述下固定套位于所述下外滑套内并与所述下外滑套滑动密封设置，所述下外滑套与所述下固定套之间形成有下液压腔；所述中心管上设有与所述上液压腔相连通的上液流孔和与所述下液压腔相连通的下液流孔。

在本发明的实施方式中，在所述上剪切销钉、所述下剪切销钉被剪断的状态下，所述上外滑套上移并限位至所述上接头，所述下外滑套下移并限位至所述转换接头，所述多个刮管条自所述中心管径向向外伸出，各所述刮管条的上端顶抵于所述上固定套，各所述刮管条的下端顶抵于所述下固定套。

在本发明的实施方式中，各所述刮管条的上端分别设有与所述上外滑套相抵接的第一台阶部和第二台阶部；各所述刮管条的下端分别设有与所述下外滑套相抵接的第三台阶部和第四台阶部。

在本发明的实施方式中，所述中心管的外壁上设有两个第一弧形台阶部和两个第二弧形台阶部，所述第一弧形台阶部的外径大于所述第二弧形台阶部的外径；在所述多个刮管条的第一台阶部被所述上外滑套相抵接，且所述多个刮管条的第三台阶部被所述下外滑套相抵接的状态下，两个所述第一弧形台阶部的外径分别与所述第一台阶部、所述第三台阶部的外径尺寸相同，两个所述第二弧形台阶部的外径分别与所述第二台阶部、所述第四台阶部的外径尺寸相同。

在本发明的实施方式中，所述中心管上沿其圆周方向间隔设有多个容置槽，所述刮管条安装在所述容置槽内，所述刮管条具有刮管条本体和多个弹性件，所述多个弹性件夹设在所述容置槽与所述刮管条本体之间，所述刮管条本体的外壁设有多个刮管凸棱。

在本发明的实施方式中，所述转换接头与所述下接头之间连接有下外筒，所述下接头上连接有球座篮，所述球座篮上设有多个通孔。

在本发明的实施方式中，所述上接头上设有上流通孔，所述转换接头上设有下流通孔，所述上外滑套与所述上接头之间形成有上流通腔，所述上流通腔与所述上流通孔相连通，所述下外滑套与所述转换接头之间形成有下流通腔，所述下流通腔与所述下流通孔相连通。

在本发明的实施方式中，所述刮管条为三个，三个所述刮管条沿所述中心管的圆周方向等间隔设置。

本发明的随钻刮管器的特点及优点是：该随钻刮管器，在钻井结束后起钻至上层技术套管内可实现直接刮壁作业，也适用于在通井结束后起钻至上层技术套管内的刮壁作业，也适用于钻灰塞结束后的刮壁作业，因此，该随钻刮管器大大减少了常规刮壁作业中由于更换钻具组合进行刮壁的作业时间，提高了钻井效率，节约了钻井成本，为后续尾管固井作业的顺利进行提供技术支撑。本发明可大大减少由于常规尾管固井中刮管作业所进行的起下钻作业，可大大节省深井、超深井中的钻完井成本，同时，本发明具有结构设计安全可靠、现场易于操作等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的随钻刮管器的半剖示意图。

图2为图1的A-A向剖面图。

图3为本发明的刮管条本体的主视剖面图。

图4为本发明的刮管条本体的俯视图。

图5为本发明的中心管的半剖视图。

图6为图1的B-B向剖面图。

图7为本发明的随钻刮管器的刮管条自中心管径向向外伸出状态的半剖示意图。

图8为本发明的随钻刮管器的球座及密封球掉落至球座篮处状态的半剖示意图。

图9为图7的C-C向剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种随钻刮管器，其包括依次相连的上接头1、中心管2、转换接头3和下接头4，其中：所述中心管2上沿其圆周方向间隔设有多个刮管条5，所述转换接头3内连接有球座31，在所述球座31上坐封有密封球32的状态下，各所述刮管条5在通入所述中心管2内的液体压力的作用下能从所述中心管2径向向外伸出。

具体是，上接头1的上端设有标准钻铤母扣11，其可与钻铤公扣相连；下接头4的下端设有标准钻铤公扣41，其可与钻铤母扣相连。本发明的随钻刮管器，在使用时，其上端通过上接头1连接上部钻铤或钻杆，其下端通过下接头4连接下部钻铤或钻杆。

中心管2的上端与上接头1的下端螺纹相连，二者之间通过O型密封圈12实现静密封；中心管2的下端与转换接头3的上端螺纹相连，二者之间通过O型密封圈33实现静密封；在本实施例中，转换接头3的下端螺纹连接有下外筒6，下外筒6的下端与下接头4螺纹相连，该下外筒6的上端与转换接头3之间通过O型密封圈61实现静密封，下外筒6的下端与下接头4之间通过O型密封圈62实现静密封。

刮管条5用于实现对技术套管内壁的刮壁作业，本发明的多个刮管条5沿中心管2的圆周方向间隔设置，刮管条5的数量可为两个、三个或四个等，在此不做限制；在本实施例中，刮管条5的数量为三个，三个刮管条5沿中心管2的圆周方向等间隔设置，采用三个刮管条5，不仅能够保证充分刮管的同时，而且能保证中心管2的强度。

在本实施例中，中心管2上沿其圆周方向间隔设有多个容置槽21，刮管条5安装在容置槽21内，该刮管条5具有刮管条本体51和多个弹性件52，多个弹性件52夹设在容置槽21与刮管条本体51之间，该刮管条本体51的外壁设有多个刮管凸棱511。

具体的，请配合参阅图3和图4所示，刮管条本体51大体呈长条状结构，其与中心管2的容置槽21底壁相接触的内侧512为平面结构，将刮管条本体51的内侧512设计为平面结构是为了能与中心管2的容置槽21底壁配合，同时也是在有限的空间内保证工具强度的需要。

该刮管条本体51的中部外壁上设有多个刮管凸棱511，在本实施例中，该些刮管凸棱511形成为螺旋结构，两两相邻的刮管凸棱511之间形成有螺旋槽517，采用该螺旋结构的多个刮管凸棱511进行刮管作业，不仅能保证刮管的顺利进行，也能保证在作业过程中套管内壁和螺旋结构之间的接触部分的钻井液的有效流动，同时保证了螺旋结构与套管内壁的接触状态为点接触而非面接触。

进一步的，在刮管条5的刮管条本体51的上端分别设有第一台阶部513和第二台阶部514，该刮管条本体51的下端分别设有第三台阶部515和第四台阶部516，其中，第一台阶部513和第三台阶部515分别位于多个刮管凸棱511的上端和下端，第二台阶部514位于第一台阶部513的上端，第四台阶部516位于第三台阶部515的下端。

更进一步的，为了配合上述刮管条5的第一台阶部513、第二台阶部514、第三台阶部515和第四台阶部516的结构，在本实施例中，如图5所示，在中心管2的外壁上设有两个第一弧形台阶部22和两个第二弧形台阶部23，该第一弧形台阶部22的外径大于第二弧形台阶部23的外径。请配合参阅图2所示，在各刮管条5分别容置在中心管2中对应的容置槽21内的状态下，两个第一弧形台阶部22的外径分别与第一台阶部513、第三台阶部515的外径尺寸相同，两个第二弧形台阶部23的外径分别与第二台阶部514、第四台阶部516的外径尺寸相同。

该刮管条5的内侧512沿中心管2的轴向方向间隔设有多个安装孔518，各安装孔518内用于安置弹性件52，在本实施例中，该弹性件52为压缩弹簧，且每个刮管条5具有三个弹性件52，当然，在其它的实施例中，弹性件52的数量也可根据实际需要选择设置，在此不做限制。进一步的，如图2和图3所示，在中心管2的各容置槽21内还设有用于容纳弹性件52的沉头孔211，且在刮管条本体51的各安装孔518内还设有用于容纳弹性件52的凹槽5181。

在本发明的实施方式中，该中心管2上套设有上外滑套24和下外滑套25；该上外滑套24的上端与上接头1之间通过上剪切销钉241相连，该上外滑套24的下端与多个刮管条5相抵接；该下外滑套25的上端与多个刮管条5相抵接，该下外滑套25的下端与转换接头3之间通过下剪切销钉251相连。

具体的，在本实施例中，该上外滑套24大体呈圆柱筒形，其套设在中心管2上，该上外滑套24的上端插入上接头1与中心管2之间，且通过上剪切销钉241连接于上接头1的下端；该上外滑套24的下端套设在多个刮管条5的上端外侧并抵靠多个刮管条5的第一台阶部513。该下外滑套25大体呈圆柱筒形，其套设在中心管2上，该下外滑套25的下端插入中心管2和转换接头3之间，且通过下剪切销钉251连接于转换接头3的上端；该下外滑套25的上端套设在多个刮管条5的下端外侧并抵靠多个刮管条5的第三台阶部515。因此，多个刮管条5在上外滑套24和下外滑套25的作用下被径向限位在中心管2的多个容置槽21内。

进一步的，中心管2上还固定套设有上固定套26和下固定套27；该上固定套26位于上外滑套24内并与上外滑套24滑动密封设置，该上外滑套24与上固定套26之间形成有上液压腔242；该下固定套27位于下外滑套25内并与下外滑套25滑动密封设置，该下外滑套25与下固定套27之间形成有下液压腔252；该中心管2上设有与上液压腔242相连通的上液流孔28和与下液压腔252相连通的下液流孔29。

具体的，上固定套26大体呈圆柱筒形，其套设在中心管2上并位于上外滑套24内，且上固定套26的上下两端分别通过上固定半环261、下固定半环262被轴向限位固定于中心管2，该上固定套26与中心管2之间设有多个O型密封圈263形成静密封，且该上固定套26与上外滑套24之间也设有多个O型密封圈264，该上外滑套24能沿中心管2的轴向密封滑动地套设在上固定套26的外侧，该上固定套26与上外滑套24之间形成动密封；该下固定套27大体呈圆柱筒形，其套设在中心管2上并位于下外滑套25内，且下固定套27的上下两端分别通过上固定半环271、下固定半环272被轴向限位固定于中心管2，该下固定套27与中心管2之间设有多个O型密封圈273形成静密封，且该下固定套27与下外滑套25之间也设有多个O型密封圈274，该下外滑套25能沿中心管2的轴向密封滑动地套设在下固定套27的外侧，该下固定套27与下外滑套25之间形成动密封。

在本发明中，该上固定套26和下固定套27分别与上外滑套24和下外滑套25之间形成上液压腔242和下液压腔252，当各刮管条5在弹性件52的作用下沿中心管2的径向向外伸出时，各刮管条5的上端面将限位在上固定套26的斜面上，各刮管条5的下端面将限位在下固定套27的斜面上，从而形成轴向限位，避免在刮管过程中刮管条5的上下位移移动，且在此状态下，各刮管条5的第二台阶部514、第四台阶部516分别被上外滑套24和下外滑套25限位，从而形成径向限位。

当通过中心管2的上液流孔28向上液压腔242内注入钻井液，且通过中心管2的下液流孔29向下液压腔252内注入钻井液时，在钻井液的液体压力的作用下，上剪切销钉241被剪断，该上外滑套24会上移至上接头1的台阶面13，该下外滑套25会下移至转换接头3的台阶面38，多个刮管条5会自中心管2的容置槽21内径向向外伸出，各刮管条5的上端面会顶抵于上固定套26，且各刮管条5上端的第二台阶部514会抵接于上外滑套24的下端内侧，各刮管条5的下端面会顶抵于下固定套27，且各刮管条5下端的第四台阶部516会抵接于下外滑套25的上端内侧，在此状态下，各刮管条5处于刮壁的作业状态。

转换接头3内设计有球座31，该球座31可供密封球32密封坐落，球座31与转换接头3之间通过剪切销钉37实现轴向定位，球座31与转换接头3之间通过O型密封圈34实现密封。

在本发明的实施例中，在转换接头3与下接头4之间连接有下外筒6，该下接头4上连接有球座篮42，该球座篮42上设有多个通孔421。

具体的，下外筒6与转换接头3、下接头4分别通过螺纹连接在一起，并通过O型密封圈实现静密封，如图6所示，球座篮42与下接头4之间通过螺纹连接的方式安装在一起，该球篮座42上设计有可供钻井液循环的多个通孔421，在本实施例中，在球座篮42的中部设有圆形的通孔422，在该圆形的通孔422的两侧分别设有两个扇形的通孔423，当然，在其它的实施例中，多个通孔421也可为其他形状，在此不做限制，只要能保证球座31坐落在球篮座42上后，钻井液能有效循环即可。

在本发明的一个实施方式中，该上接头1上设有上流通孔14，该转换接头3上设有下流通孔35，该上外滑套24与上接头1之间形成有上流通腔15，该上流通腔15与上流通孔14相连通，该下外滑套25与转换接头3之间形成有下流通腔36，该下流通腔36与下流通孔35相连通。

具体的，当上剪切销钉241和下剪切销钉251分别在钻井液的液体压力的作用下被剪断后，上外滑套24在上液压腔242的驱动下向上移动，下外滑套25在下液压腔252的驱动下向下移动，设置上流通腔15和下流通腔36可避免上接头1、上外滑套24、中心管2之间，以及转换接头3、下外滑套25、中心管2之间形成“死腔”，保证上外滑套24和下外滑套25的有效运移。

本发明在使用过程中，当钻进或通井或钻灰塞作业结束后起钻至技术套管内，对技术套管内壁悬挂器坐挂部分进行刮壁作业时，地面投入密封球32，当密封球32坐落在球座31上后，地面继续泵入钻井液，当钻井液的液体压力达到设计值后，在液体压力及上液压腔242、下液压腔252的作用下，上剪切销钉241、下剪切销钉251被首先剪断，上液压腔242、下液压腔252分别驱动上外滑套24、下外滑套25向上端和下端滑动并分别限位在上接头1上的台阶面13和转换接头3上的台阶面38处，同时，由于多个刮管条5失去了径向约束，刮管条5在弹性件52的作用下沿中心管2的径向向外伸出至技术套管内壁处，随着钻柱的上下活动及旋转作业，实现对技术套管内壁的刮壁作业。同时，在刮壁作业进行过程中，为了保证钻井液的循环作业，地面继续进行憋压作业，在液压力达到一定值后，剪切销钉37被剪断，密封球32及球座31一起下落至球座篮42处，由于球座篮42处设计有多个通孔421，该些通孔421能够实现钻井液的有效循环，避免由于在刮管作业以及其他井下作业过程中，钻井液对工具的冲蚀，且在有限的空间内将工具的压降降低至最低。

本发明的随钻刮管器，钻井结束后起钻至上层技术套管内可实现直接刮壁作业，也适用于在通井结束后起钻至上层技术套管内的刮壁作业，也适用于钻灰塞结束后的刮壁作业，因此，该随钻刮管器大大减少了常规刮壁作业中由于更换钻具组合进行刮壁的作业时间，提高钻井效率，节约钻井成本，为后续尾管固井作业的顺利进行提供技术支撑。本发明可大大减少由于常规尾管固井中刮管作业所进行的起下钻作业，可大大节省深井、超深井中的钻完井成本，同时，本发明具有结构设计安全可靠、现场易于操作等特点。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种随钻刮管器，其特征在于，包括依次相连的上接头、中心管、转换接头和下接头，其中：所述中心管上沿其圆周方向间隔设有多个刮管条，所述转换接头内连接有球座，在所述球座上坐封有密封球的状态下，各所述刮管条在通入所述中心管内的液体压力的作用下能从所述中心管径向向外伸出。

2.如权利要求1所述的随钻刮管器，其特征在于，所述中心管上套设有上外滑套和下外滑套；所述上外滑套的上端与所述上接头之间通过上剪切销钉相连，所述上外滑套的下端与所述多个刮管条相抵接；所述下外滑套的上端与所述多个刮管条相抵接，所述下外滑套的下端与所述转换接头之间通过下剪切销钉相连。

3.如权利要求2所述的随钻刮管器，其特征在于，所述中心管上还固定套设有上固定套和下固定套；所述上固定套位于所述上外滑套内并与所述上外滑套滑动密封设置，所述上外滑套与所述上固定套之间形成有上液压腔；所述下固定套位于所述下外滑套内并与所述下外滑套滑动密封设置，所述下外滑套与所述下固定套之间形成有下液压腔；所述中心管上设有与所述上液压腔相连通的上液流孔和与所述下液压腔相连通的下液流孔。

4.如权利要求3所述的随钻刮管器，其特征在于，在所述上剪切销钉、所述下剪切销钉被剪断的状态下，所述上外滑套上移并限位至所述上接头，所述下外滑套下移并限位至所述转换接头，所述多个刮管条自所述中心管径向向外伸出，各所述刮管条的上端顶抵于所述上固定套，各所述刮管条的下端顶抵于所述下固定套。

5.如权利要求3所述的随钻刮管器，其特征在于，各所述刮管条的上端分别设有与所述上外滑套相抵接的第一台阶部和第二台阶部；各所述刮管条的下端分别设有与所述下外滑套相抵接的第三台阶部和第四台阶部。

6.如权利要求5所述的随钻刮管器，其特征在于，所述中心管的外壁上设有两个第一弧形台阶部和两个第二弧形台阶部，所述第一弧形台阶部的外径大于所述第二弧形台阶部的外径；在所述多个刮管条的第一台阶部被所述上外滑套相抵接，且所述多个刮管条的第三台阶部被所述下外滑套相抵接的状态下，两个所述第一弧形台阶部的外径分别与所述第一台阶部、所述第三台阶部的外径尺寸相同，两个所述第二弧形台阶部的外径分别与所述第二台阶部、所述第四台阶部的外径尺寸相同。

7.如权利要求1所述的随钻刮管器，其特征在于，所述中心管上沿其圆周方向间隔设有多个容置槽，所述刮管条安装在所述容置槽内，所述刮管条具有刮管条本体和多个弹性件，所述多个弹性件夹设在所述容置槽与所述刮管条本体之间，所述刮管条本体的外壁设有多个刮管凸棱。

8.如权利要求1所述的随钻刮管器，其特征在于，所述转换接头与所述下接头之间连接有下外筒，所述下接头上连接有球座篮，所述球座篮上设有多个通孔。

9.如权利要求2所述的随钻刮管器，其特征在于，所述上接头上设有上流通孔，所述转换接头上设有下流通孔，所述上外滑套与所述上接头之间形成有上流通腔，所述上流通腔与所述上流通孔相连通，所述下外滑套与所述转换接头之间形成有下流通腔，所述下流通腔与所述下流通孔相连通。

10.如权利要求1所述的随钻刮管器，其特征在于，所述刮管条为三个，三个所述刮管条沿所述中心管的圆周方向等间隔设置。