CN109931013B - 具有井眼清洁作用的加重钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是具有井眼清洁作用的加重钻杆，它包括内螺纹接头、加重管体、螺旋楞、疏砂导流楞、外螺纹接头，内螺纹接头与加重管体相接的一端设置有斜台肩，加重管体外具有螺旋楞，相邻两个螺旋楞之间为加速导流槽，加速导流槽的底部是圆形的，加速导流槽的角距为π/2，螺旋楞朝向外螺纹接头的一端形成疏砂导流楞，疏砂导流楞由螺旋楞至加重管体呈16°斜台过渡形成，且厚度逐渐减小，相邻两个疏砂导流楞之间为引流槽，相邻两个疏砂导流楞间的距离由螺旋楞到加重管体方向逐渐变大；螺旋楞及疏砂导流楞所对应的加重钻杆部分的整体外观截面为椭圆。本发明利用椭圆结构与钻井液的耦合涡动作用，抑制或破坏岩屑床，提高携岩效率。
Description
技术领域：
本发明涉及的是石油工程领域中加重钻杆，具体涉及的是具有井眼清洁作用的加重钻杆。
背景技术：
加重钻杆是石油天然气勘探与开发中的重要工具，主要作用是为钻头提供钻压和高压钻井液的循环通道。但是，大斜度定向井、大位移井和水平井钻井过程中，由于钻柱重力的作用，其在井眼中靠向下井壁，使其与下井壁间的间隙变得十分狭小，导致此处钻井液流速很小，岩屑被携带困难，易沉向下井壁形成岩屑床。岩屑床会造成钻柱的高摩阻、高扭矩、拖压，严重时造成卡钻、钻具断落等井眼安全事故，还会影响下套管作业和固井质量。为此，抑制并有效破坏岩屑床对于提高大斜度定向井、大位移井和水平井的钻井质量、减少钻井时间、提高完井效率至关重要。
发明内容：
本发明的目的是提供具有井眼清洁作用的加重钻杆，这种具有井眼清洁作用的加重钻杆用于解决大斜度定向井、大位移井和水平井钻井过程中下井壁易形成岩屑床的问题，破坏岩屑沉积环境。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种具有井眼清洁作用的加重钻杆包括内螺纹接头、加重管体、螺旋楞、疏砂导流楞、外螺纹接头，加重管体两端分别与内螺纹接头和外螺纹接头焊接连接，内螺纹接头与加重管体相接的一端设置有斜台肩，加重管体外具有螺旋楞，相邻两个螺旋楞之间为加速导流槽，加速导流槽的底部是圆形的，加速导流槽的角距为π/2，螺旋楞朝向外螺纹接头的一端形成疏砂导流楞，疏砂导流楞由螺旋楞至加重管体呈16°斜台过渡形成，且厚度逐渐减小，相邻两个疏砂导流楞之间为引流槽，相邻两个疏砂导流楞间的距离由疏砂导流楞到螺旋楞方向逐渐变大，用于引导上返的钻井液进入加速导流槽；螺旋楞及疏砂导流楞所对应的加重钻杆部分的整体外观截面为椭圆。
上述方案中螺旋楞具有锄形螺旋楞缘，锄形螺旋楞缘的弯曲方向与钻柱旋转方向相同，当被岩屑床没过时，它的旋转起到挖掘岩屑床的作用。
上述方案中的加速导流槽的轴面与加重钻杆表面有一定角度，该角度为螺旋切向角，螺旋切向角为30°-60°。
上述方案中螺旋楞有四条，四个加速导流槽由加重管体中间加厚部分左旋方向整体车出或铣出。
上述方案中的加速导流槽宽度为1/9-1/6圆周。
上述方案中的螺旋角为40°-60°。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明可以直接替代现有的加重钻杆，特别是在大斜度定向井、大位移井和水平井钻井过程中。利用该加重钻杆中间的加重管体及螺旋结构的重量达到增压的目的。利用左螺旋、锄形螺旋楞缘结构对进入其间的钻井液进行加速和低摩阻输送携带岩屑的钻井液。利用锄形螺旋楞缘的挖掘或搅动作用，对岩屑床进行破坏，使沉积在井眼底部的岩屑悬浮，进入钻柱与上井壁宽间隙处或者直接进入螺旋槽道，进而被带出井眼。本发明利用椭圆结构长短轴周期性变化的旋转作用，产生脉动压力及机械力作用，破坏岩屑床。利用椭圆截面在旋转过程中径向振动的冲击力破坏岩屑床结构。
2、本发明外螺纹接头与螺旋结构间、螺旋结构与内螺纹接头间形成的涡流，阻止岩屑的沉积。
3、本发明利用椭圆结构与钻井液的耦合涡动作用，抑制或破坏岩屑床，提高携岩效率，主要应用于大斜度定向井、大位移井和水平井钻井过程中，可以抑制岩屑床的形成并可以有效破坏并清除岩屑床达到井眼清洁的一种加重钻杆。
4、本发明很好的起到了井眼清洁的作用，利于钻井速度的提高，保证了井身质量，降低了钻井成本。
四、附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A-A结构剖面图；
图3为图1中B-B结构剖面图。
图中，1内螺纹接头；2斜台肩；3加重管体；4螺旋楞；5加速导流槽；6疏砂导流楞；7引流槽；8外螺纹接头；9锄形螺旋楞缘；10螺旋切向角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
结合图1-图3所示，这种具有井眼清洁作用的加重钻杆包括内螺纹接头1、加重管体3、螺旋楞4、疏砂导流楞6、外螺纹接头8，加重管体3两端分别与内螺纹接头1和外螺纹接头8焊接连接，焊接处有焊缝，加重管体3外具有螺旋楞4，螺旋楞4在中间，螺旋楞4两端各裸露一段加重管体，该加重钻杆的整体外观截面为椭圆，利用椭圆结构改变加重钻杆的中心所产生的涡动作用，抑制或破坏岩屑床；该加重钻杆具有圆形中空通道，用于钻井液的循环；内螺纹接头1上端接钻杆或者加重钻杆。外螺纹接头8与内螺纹接头1截面的形状一致，大小一样。螺旋楞4截面的长短轴长度均略小于接头截面的直径。
内螺纹接头1与加重管体相接的一端设置有斜台肩2，内螺纹接头1与斜台肩2整体加工，焊接在加重管体3的一侧；斜台肩2与内螺纹接头1呈18°夹角，钻进过程中便于引导钻具，减小摩阻。
螺旋楞4有四条，螺旋角为40°-60°，螺旋楞4具有锄形螺旋楞缘9，锄形螺旋楞缘9的弯曲方向与钻柱旋转方向相同，当被岩屑床没过时，它的旋转起到挖掘岩屑床的作用。
相邻两个螺旋楞4之间为加速导流槽5，4个加速导流槽5由加重管体3中间加厚部分左旋方向整体车出或铣出，加速导流槽5的角距为π/2；4个加速导流槽5的底部都是圆形，可以减少流体流动时的摩擦阻力；加速导流槽5的轴面与加重管体3不垂直，有一定夹角，该夹角为螺旋切向角10，螺旋切向角10为30°-60°，加速导流槽5宽度为1/9-1/6圆周。加速导流槽5的导流方向与钻井液环空上返方向基本相同，左旋向上，由于环空面积减小，并且随着该加重钻杆的旋转，加速导流槽5内的液体具有了更快的切向速度，上返的合速度增大，不利于岩屑沉积。
螺旋楞4朝向外螺纹接头8的一端形成疏砂导流楞6，疏砂导流楞6是螺旋楞4与加重管体3呈16°的斜台过渡、并且4个螺旋楞4的厚度在同一侧由螺旋楞4到外螺纹接头8方向逐渐减小而车成，在钻柱下放过程中不易被逐渐堆积的岩屑床阻挡，减小了下放过程中的阻力，同时由于壁厚及高度都减小，不易埋进岩屑床，可以疏通前端岩屑导入引流槽7。
相邻两个疏砂导流楞6之间为引流槽7，相邻两个疏砂导流楞6间的距离由疏砂导流楞6到螺旋楞4方向逐渐变大，钻井过程中利于引导上返的钻井液进入加速导流槽5。
螺旋楞4及疏砂导流楞6所对应的加重钻杆部分的整体外观截面为椭圆，利用左螺旋、锄形螺旋楞缘9结构对进入其间的钻井液进行加速和低摩阻输送携带岩屑的钻井液。利用锄形螺旋楞缘9的挖掘或搅动作用以及椭圆结构与钻井液的耦合涡动作用，对岩屑床进行破坏，使沉积在井眼底部的岩屑悬浮，进入钻柱与上井壁宽间隙处或者直接进入螺旋槽道，进而被带出井眼。
Claims (6)
1.一种具有井眼清洁作用的加重钻杆，其特征在于：这种具有井眼清洁作用的加重钻杆包括内螺纹接头（1）、加重管体（3）、螺旋楞（4）、疏砂导流楞（6）、外螺纹接头（8），加重管体（3）两端分别与内螺纹接头（1）和外螺纹接头（8）焊接连接，内螺纹接头（1）与加重管体（3）相接的一端设置有斜台肩（2），加重管体（3）外具有螺旋楞（4），相邻两个螺旋楞（4）之间为加速导流槽（5），加速导流槽（5）的底部是圆形的，加速导流槽（5）的角距为π/2，螺旋楞（4）朝向外螺纹接头（8）的一端形成疏砂导流楞（6），疏砂导流楞（6）由螺旋楞（4）至加重管体（3）呈16°斜台过渡形成，且厚度逐渐减小，相邻两个疏砂导流楞（6）之间为引流槽（7），相邻两个疏砂导流楞（6）间的距离由疏砂导流楞（6）到螺旋楞（4）方向逐渐变大，用于引导上返的钻井液进入加速导流槽（5）；螺旋楞（4）及疏砂导流楞（6）所对应的加重钻杆部分的整体外观截面为椭圆。
2.根据权利要求1所述的具有井眼清洁作用的加重钻杆，其特征在于：所述的螺旋楞（4）具有锄形螺旋楞缘（9），锄形螺旋楞缘（9）的弯曲方向与钻柱旋转方向相同，当被岩屑床没过时，它的旋转起到挖掘岩屑床的作用。
3.根据权利要求2所述的具有井眼清洁作用的加重钻杆，其特征在于：所述的加速导流槽（5）的轴面与加重钻杆表面有一定角度，该角度为螺旋切向角（10），螺旋切向角（10）为30°-60°。
4.根据权利要求3所述的具有井眼清洁作用的加重钻杆，其特征在于：所述的螺旋楞（4）有四条，四个加速导流槽（5）由加重管体（3）中间加厚部分左旋方向整体车出或铣出。
5.根据权利要求4所述的具有井眼清洁作用的加重钻杆，其特征在于：所述的加速导流槽（5）宽度为1/9-1/6圆周。
6.根据权利要求5所述的具有井眼清洁作用的加重钻杆，其特征在于：所述的螺旋楞（4）的螺旋角为40°-60°。
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