CN110935534B - 螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器和钻塞碎屑二次研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥塞钻具技术领域，是一种螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器和钻塞碎屑二次研磨方法，前者包括螺杆马达总成、桥塞钻具、上研磨块和下研磨块，螺杆马达总成包括螺杆马达、输出轴和马达外筒；后者包括步骤如下：（1）将装置上端与钻柱下端固定安装在一起后下放至井内套管中。本发明结构合理而紧凑，构思巧妙，通过下研磨块与输出轴固定安装在一起，以及上研磨块和马达外筒固定安装在一起，使输出轴转动时下研磨块相对于上研磨块旋转；通过研磨段内侧与上锥体外侧间的研磨间隙，使钻塞碎屑实现二次打碎；通过出屑孔将研磨间隙内二次打碎的钻塞碎屑排出，具有高效、稳定和省时省力的特点。

Description

螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器和钻塞碎屑二次研磨方法

技术领域

本发明涉及桥塞钻具技术领域，是一种螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器和钻塞碎屑二次研磨方法。

背景技术

随着油气田开发技术的进步与发展，油气田开发方式也随之转型，针对大型低渗透和致密油储层，水平井开发方式已经成为一种发展趋势。投产前，大多数水平井都需要进行多级压裂作业，水平井桥塞封隔多级压裂技术已经相对成熟。但是，压裂过后投产前需要对井内多级桥塞进行清除，恢复井筒通径，建立生产通道。因此，这就需要开展桥塞钻磨作业。但是，在钻桥塞作业过程中经常出现钻柱遇卡、桥塞碎屑返出不彻底的工程难题，尤其该类问题在水平井中尤为突出。目前，多级压裂所使用的桥塞80%以上为复合材料桥塞，该类桥塞较铸铁桥塞更易钻除，但是复合桥塞钻磨过程中碎屑较大，仅仅依靠钻头的破碎作用难以使碎屑进一步破碎，从而碎屑破碎不彻底，导致大的碎屑沉落井底，这不仅影响了钻头对下级桥塞的钻磨效率，也不利于其返出，大大增加了钻柱遇卡的风险。

发明内容

本发明提供了一种螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器和钻塞碎屑二次研磨方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有桥塞钻具钻磨桥塞时碎屑较大的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器包括螺杆马达总成、桥塞钻具、上研磨块和下研磨块，螺杆马达总成包括螺杆马达、输出轴和马达外筒，马达外筒内侧设有螺杆马达，螺杆马达下端设有下端位于马达外筒下方的输出轴，输出轴下端内侧固定安装有桥塞钻具；对应马达外筒下方位置的输出轴下端外侧固定安装有下研磨块，下研磨块外侧设有能使钻塞碎屑由下至上输送的输料槽，输料槽呈螺旋形，下研磨块包括上锥体和下柱体，下柱体下端内侧与输出轴下端外侧固定安装在一起，下柱体上端与上锥体下端固定安装在一起，上锥体呈上小下大的圆台形；马达外筒下端外侧设有上研磨块，上研磨块包括安装段和研磨段，安装段内侧与输出轴下端外侧固定安装在一起，安装段下端固定安装有位于上锥体外侧的研磨段，研磨段内侧设有上小下大的锥孔，研磨段内侧与上锥体外侧间设有研磨间隙，对应上锥体上端位置的上研磨块内侧沿圆周分布有至少两个内外贯通的出屑孔；锥孔内侧设有上安装环槽，上锥体外侧设有下安装环槽，上安装环槽和下安装环槽内均通过焊接固定安装有硬质合金块，硬质合金块的硬度大于上研磨块和下研磨块的硬度。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述上锥体外侧可与输出轴外侧之间夹角为第一夹角，第一夹角介于4°至8°之间。

上述研磨段内侧可与上锥体外侧之间夹角为第二夹角，第二夹角介于8°至12°之间。

上述出屑孔的轴线可与安装段内侧之间夹角为第三夹角，第三夹角介于8°至12°之间。

上述对应上锥体上端位置的上研磨块内侧可沿圆周均布有10个内外贯通的出屑孔。

上述输出轴下端内侧可通过螺纹连接固定安装有桥塞钻具，下柱体下端内侧与输出轴下端外侧可通过螺纹连接固定安装在一起，安装段内侧与输出轴下端外侧可通过螺纹连接固定安装在一起。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用上述螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器的钻塞碎屑二次研磨方法，包括步骤如下：

（1）将装置上端与钻柱下端固定安装在一起后下放至井内套管中；

（2）桥塞钻具和下研磨块随输出轴转动，马达外筒不动，上研磨块保持不动；

（3）经桥塞钻具打碎的钻塞碎屑经输料槽输送至研磨间隙；

（4）上安装环槽和下安装环槽内安装的硬质合金块对钻塞碎屑进行二次打碎；

（5）由于研磨间隙越往上间隙越小，因此能够将钻塞碎屑进行二次打碎时打碎的更加彻底，进行二次打碎的钻塞碎屑经出屑孔排出。

本发明结构合理而紧凑，构思巧妙，通过下研磨块与输出轴固定安装在一起，以及上研磨块和马达外筒固定安装在一起，使输出轴转动时下研磨块相对于上研磨块旋转；通过研磨段内侧与上锥体外侧间的研磨间隙，使钻塞碎屑实现二次打碎；通过出屑孔将研磨间隙内二次打碎的钻塞碎屑排出，具有高效、稳定和省时省力的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视局部剖视结构示意图。

附图2为附图1中上研磨块主视放大结构示意图。

附图3为附图1中下研磨块主视放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为套管，2为桥塞钻具，3为螺杆马达，4为输出轴，5为马达外筒，6为输料槽，7为上锥体，8为下柱体，9为安装段，10为研磨段，11为研磨间隙，12为出屑孔，13为硬质合金块，α为第一夹角，β为第二夹角，γ为第三夹角。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器包括螺杆马达总成、桥塞钻具2、上研磨块和下研磨块，螺杆马达总成包括螺杆马达3、输出轴4和马达外筒5，马达外筒5内侧设有螺杆马达3，螺杆马达3下端设有下端位于马达外筒5下方的输出轴4，输出轴4下端内侧固定安装有桥塞钻具2；对应马达外筒5下方位置的输出轴4下端外侧固定安装有下研磨块，下研磨块外侧设有能使钻塞碎屑由下至上输送的输料槽6，输料槽6呈螺旋形，下研磨块包括上锥体7和下柱体8，下柱体8下端内侧与输出轴4下端外侧固定安装在一起，下柱体8上端与上锥体7下端固定安装在一起，上锥体7呈上小下大的圆台形；马达外筒5下端外侧设有上研磨块，上研磨块包括安装段9和研磨段10，安装段9内侧与输出轴4下端外侧固定安装在一起，安装段9下端固定安装有位于上锥体7外侧的研磨段10，研磨段10内侧设有上小下大的锥孔，研磨段10内侧与上锥体7外侧间设有研磨间隙11，对应上锥体7上端位置的上研磨块内侧沿圆周分布有至少两个内外贯通的出屑孔12；锥孔内侧设有上安装环槽，上锥体7外侧设有下安装环槽，上安装环槽和下安装环槽内均通过焊接固定安装有硬质合金块，硬质合金块13的硬度大于上研磨块和下研磨块的硬度。

根据需求，螺杆马达总成为现有公知的技术，其包括螺杆马达3、输出轴4和马达外筒5；桥塞钻具2也为现有公知的技术；另外，硬质合金块13可为现有公知的金属材料，其耐磨性好，硬度高，通过焊接的固定方式，更加牢固可靠。在使用过程中，将本发明与现有公知的钻柱下端固定安装在一起后下放至井内套管1中，桥塞钻具2和下研磨块随输出轴4转动，马达外筒5不动，因此上研磨块保持不动，此时经桥塞钻具2打碎的钻塞碎屑经输料槽6输送至研磨间隙11，然后由上安装环槽和下安装环槽内安装的硬质合金块13对钻塞碎屑进行二次打碎，由于研磨间隙11越往上间隙越小，因此能够将钻塞碎屑进行二次打碎时打碎的更加彻底，进行二次打碎的钻塞碎屑经出屑孔12排出。

可根据实际需要，对上述螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3所示，上锥体7外侧与输出轴4外侧之间夹角为第一夹角α，第一夹角α介于4°至8°之间。根据需求，第一夹角α可为5.71°，即上锥体7锥面的斜度为1:10。在使用过程中，通过这样的设置，便于将钻塞碎屑在研磨间隙11中进行二次研磨破碎。

如附图1、2、3所示，研磨段10内侧与上锥体7外侧之间夹角为第二夹角β，第二夹角β介于8°至12°之间。根据需求，第二夹角β可为10°。在使用过程中，通过这样的设置，便于将钻塞碎屑在研磨间隙11中进行二次研磨破碎。

如附图1、2、3所示，出屑孔12的轴线与安装段9内侧之间夹角为第三夹角γ，第三夹角γ介于8°至12°之间。根据需求，第三夹角γ可为10°。在使用过程中，通过这样的设置，便于将二次破碎后的钻塞碎屑经出屑孔12排出。

如附图1、2、3所示，对应上锥体7上端位置的上研磨块内侧沿圆周均布有10个内外贯通的出屑孔12。在使用过程中，通过这样的设置，便于将二次破碎后的钻塞碎屑经出屑孔12排出。

如附图1、2、3所示，输出轴4下端内侧通过螺纹连接固定安装有桥塞钻具2，下柱体8下端内侧与输出轴4下端外侧通过螺纹连接固定安装在一起，安装段9内侧与输出轴4下端外侧通过螺纹连接固定安装在一起。在使用过程中，通过这样的设置，便于本发明的拆卸和安装。

如附图1、2、3所示，一种使用上述螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器的钻塞碎屑二次研磨方法，包括步骤如下：

（1）将装置上端与钻柱下端固定安装在一起后下放至井内套管1中；

（2）桥塞钻具2和下研磨块随输出轴4转动，马达外筒5不动，上研磨块保持不动；

（3）经桥塞钻具2打碎的钻塞碎屑经输料槽6输送至研磨间隙11；

（4）上安装环槽和下安装环槽内安装的硬质合金块13对钻塞碎屑进行二次打碎；

（5）由于研磨间隙11越往上间隙越小，因此能够将钻塞碎屑进行二次打碎时打碎的更加彻底，进行二次打碎的钻塞碎屑经出屑孔12排出。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于包括螺杆马达总成、桥塞钻具、上研磨块和下研磨块，螺杆马达总成包括螺杆马达、输出轴和马达外筒，马达外筒内侧设有螺杆马达，螺杆马达下端设有下端位于马达外筒下方的输出轴，输出轴下端内侧固定安装有桥塞钻具；对应马达外筒下方位置的输出轴下端外侧固定安装有下研磨块，下研磨块外侧设有能使钻塞碎屑由下至上输送的输料槽，输料槽呈螺旋形，下研磨块包括上锥体和下柱体，下柱体下端内侧与输出轴下端外侧固定安装在一起，下柱体上端与上锥体下端固定安装在一起，上锥体呈上小下大的圆台形；马达外筒下端外侧设有上研磨块，上研磨块包括安装段和研磨段，安装段内侧与输出轴下端外侧固定安装在一起，安装段下端固定安装有位于上锥体外侧的研磨段，研磨段内侧设有上小下大的锥孔，研磨段内侧与上锥体外侧间设有研磨间隙，对应上锥体上端位置的上研磨块内侧沿圆周分布有至少两个内外贯通的出屑孔；锥孔内侧设有上安装环槽，上锥体外侧设有下安装环槽，上安装环槽和下安装环槽内均通过焊接固定安装有硬质合金块，硬质合金块的硬度大于上研磨块和下研磨块的硬度。

2.根据权利要求1所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于上锥体外侧与输出轴外侧之间夹角为第一夹角，第一夹角介于4°至8°之间。

3.根据权利要求1或2所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于研磨段内侧与上锥体外侧之间夹角为第二夹角，第二夹角介于8°至12°之间。

4.根据权利要求1或2所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于出屑孔的轴线与安装段内侧之间夹角为第三夹角，第三夹角介于8°至12°之间。

5.根据权利要求3所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于出屑孔的轴线与安装段内侧之间夹角为第三夹角。

6.根据权利要求1或2或5所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于对应上锥体上端位置的上研磨块内侧沿圆周均布有10个内外贯通的出屑孔。

7.根据权利要求3所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于对应上锥体上端位置的上研磨块内侧沿圆周均布有10个内外贯通的出屑孔。

8.根据权利要求4所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于对应上锥体上端位置的上研磨块内侧沿圆周均布有10个内外贯通的出屑孔。

9.根据权利要求8所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器，其特征在于输出轴下端内侧通过螺纹连接固定安装有桥塞钻具，下柱体下端内侧与输出轴下端外侧通过螺纹连接固定安装在一起，安装段内侧与输出轴下端外侧通过螺纹连接固定安装在一起。

10.一种使用如权利要求1至9中任意一项所述的螺杆钻具钻塞碎屑二次研磨器的钻塞碎屑二次研磨方法，其特征在于包括步骤如下：

（1）将装置上端与钻柱下端固定安装在一起后下放至井内套管中；

（2）桥塞钻具和下研磨块随输出轴转动，马达外筒不动，上研磨块保持不动；

（3）经桥塞钻具打碎的钻塞碎屑经输料槽输送至研磨间隙；

（4）上安装环槽和下安装环槽内安装的硬质合金块对钻塞碎屑进行二次打碎；

（5）由于研磨间隙越往上间隙越小，因此能够将钻塞碎屑进行二次打碎时打碎的更加彻底，进行二次打碎的钻塞碎屑经出屑孔排出。

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