CN201184149Y

CN201184149Y - 一种防沉屑钻井工具

Info

Publication number: CN201184149Y
Application number: CNU2008200631757U
Authority: CN
Inventors: 祝效华; 贾彦杰; 童华
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2018-04-24

Abstract

本实用新型涉及一种用于泥浆钻定向井、水平井、大位移井以及气体钻直井、定向井、水平井岩屑沉降集中井段的防沉屑钻井工具。它能有效保持和提高外环空内岩屑运移和悬浮能力，减缓上返流体介质中岩屑的沉降。其技术方案是：工具本体两端设置上端螺纹和下端螺纹；本体上开有与轴线成定角度的喷孔，喷孔数为1~6个；喷孔中心线和本体轴线之间夹角α在30°~85°之间；喷嘴有效直径即最细部分的直径为2~5mm，其内表面浇注或轧制一层硬质合金，喷嘴靠螺纹安装于喷孔内。本实用新型结构简单、对地面泵入要求不高，仅需增加泵入能量的10％。本工具适用于泥浆钻井及气体钻井岩屑沉降集中井段，减缓上返流体介质中岩屑的沉降，避免发生岩屑沉积卡钻等事故。

Description

一种防沉屑钻井工具

技术领域

本实用新型涉及一种防沉屑钻井工具，主要适用于泥浆钻定向井、水平井、大位移井以及气体钻直井、定向井、水平井的岩屑沉降集中井段。

背景技术

有效清除岩屑、净化井眼是泥浆钻定向井、水平井、大位移井以及气体钻直井、定向井、水平井施工必须首先解决的问题。目前，解决此问题主要有提高斜井段和水平井段岩屑的悬浮能力和调整钻井液的流变性两种有效途径。

直井中岩屑的上升力主要是上升流体对岩屑的冲击力和流体粘性对岩屑的拖曳力，下沉力主要是重力，两者方向相反；在定向井、水平井、大位移井斜井段和水平段，由于重力方向与流体介质流动方向有夹角甚至垂直，重力在介质流动垂直方向的分量使岩屑向下井壁方向运动，同时此井段的钻具躺于下井壁上，这种偏心环空使该处的过流流体动能总量降低，不足以推动较大颗粒岩屑悬浮移动而在下井壁蠕移。当遇到斜井段，大颗粒岩屑由于重力而向井底方向运动，最终形成岩屑沉积。在气体钻直井、定向井、大位移井中，上返流体介质主要是稀疏气固两相流，此上升气流对岩屑的冲击力及气体粘性对岩屑的拖曳力相对泥浆介质较小，所以在气体钻井中岩屑更容易沉积。

据有关文献指出，为有效清除斜井段和大位移井段的岩屑，钻井液的环空流态应保持紊流。当流体为紊流时，涡动可破坏已经形成的岩屑床，紊流对通过增大下井壁表面的流体粘滞性也可减弱岩屑床的稳定性。另外，紊流中的径向脉动使各质点的速度方向大小都随时改变，质点互相碰撞，提高流体的能量传递能力。

有效降低钻井施工中岩屑沉积对于确保泥浆钻定向井、水平井、大位移井以及气体钻直井、定向井、水平井的成功非常重要。因此，设计了一种防沉屑钻井工具，该工具可有效保持和提高外环空内岩屑的运移和悬浮能力，能够使上返流体形成紊流流态，减缓上返流体介质中岩屑的沉积，避免发生岩屑沉积卡钻等井下复杂。

发明内容

本实用新型的目的是：为了能够有效保持和提高外环空内岩屑运移和悬浮能力，减缓上返流体介质中岩屑的沉降，避免发生岩屑沉降卡钻等井下复杂情况，特提供一种防沉屑钻井工具。

为了达到上述目的，本实用新型解决此技术问题所采用的技术方案是：一种防沉屑钻井工具，是由本体、上端螺纹、下端螺纹和喷孔组成，其特征结构是：工具本体1两端设置螺纹扣2、4与钻杆相联接，本体上开有与轴线成定角度的喷孔3，喷孔数为1~6个，有轴向式、同周式和分层式三种布置形式；喷孔3中心线和本体1轴线之间夹角α在30°~85°之间，喷嘴的孔型有椭圆形、圆弧形、双圆弧形、锥形、流线形和等变速形的一种，喷嘴的有效直径(喷孔内最细部分的直径)为2~5mm，其内表面浇注或轧制一层硬质合金，喷嘴靠螺纹安装于喷孔3内。

本实用新型具有的有益效果是：(1)本实用新型结构简单，直接在工具本体上开与轴线成定角度的喷孔，利用内外压差从内环空喷出流体介质，有效冲击泥浆钻定向井、水平井、大位移井以及气体钻直井、定向井、水平井中等岩屑沉降集中井段的上返流体介质，从而使外环空上返流体形成紊流流态，有效保持钻杆和井壁环空内岩屑的运移和悬浮能力，减缓上返流体介质中岩屑的沉降，避免发生岩屑沉积卡钻等井下复杂；(2)对地面泵入要求不高，仅需增加泵入能量的10％，喷孔个数1~6个，每个喷孔的有效直径在2~5mm，合理选择喷孔个数和有效直径的搭配，能够使计算得钻杆内流体能量损失很小；(3)结构可靠，合理设计壁厚和选择喷孔类型，能够确保工具的结构安全性；(4)本实用新型主要适用于泥浆钻定向井、水平井、大位移井以及气体钻直井、定向井、水平井等岩屑沉降集中井段。

附图说明

图1是本实用新型防沉屑钻井工具的结构示意图。

图中：1.本体，2.上端螺纹，4.下端螺纹，3.喷孔。

图2、图3、图4是本实用新型防沉屑钻井工具喷孔的布置形式示意图。

图2同周式形式，图3轴向式形式，图4分层式形式。

具体实施方式

按照图1所示，工具本体1两端通过螺纹扣2、4与钻杆相联接，本体上开有与轴线成定角度的喷孔3，其中心线和本体1轴线之间夹角α在30°~85°之间，利用内外压差从环空内喷出流体介质，有效冲击泥浆钻定向井、水平井、大位移井以及气体钻直井、定向井、水平井中等岩屑沉降集中井段的上返流体介质。钻柱旋转使外环空上返流体形成紊流流态，改变上返流体介质中岩屑的下沉方向，从而有效保持和提高钻杆和井壁环空内岩屑的运移和悬浮能力。

按照图2、图3、图4所示，喷孔3其个数为1~6个，在本体上有轴向式、同周式和分层式三种布置形式，每个喷孔的有效直径在2~5mm，合理选择喷孔个数和喷嘴类型，可有效减小钻杆内流体的压力损失，同时能够有效增强携岩能力。同周式和分层式布置形式能在多个方向推动岩屑上移和提高其在流体介质中的运移和悬浮能力。

Claims

1、一种防沉屑钻井工具，是由本体、上端螺纹、下端螺纹和喷孔组成，其特征是：工具本体(1)的两端设置上端螺纹(2)和下端螺纹(4)；本体(1)上开有与轴线成定角度的喷孔(3)，喷孔(3)个数为1~6个，喷孔(3)中心线和本体(1)轴线之间夹角α在30°~85°之间；喷嘴靠螺纹安装于喷孔(3)内，喷嘴有效直径即最细部分的直径为2~5mm。

2、根据权利要求1所述的防沉屑钻井工具，其特征在于：喷孔(3)在本体上有轴向式、或同周式、或分层式三种布置形式。

3、根据权利要求1所述的防沉屑钻井工具，其特征在于：喷嘴的孔型有椭圆形、圆弧形、双圆弧形、锥形、流线形和等变速形的一种。

4、根据权利要求1所述的防沉屑钻井工具，其特征在于：喷嘴内表面浇注或轧制一层硬质合金。