CN204941394U - 一种随钻动力岩屑床清除工具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种随钻动力岩屑床清除工具，尤其是用于大位移井水平井段岩屑床的清除。在石油钻井工程中大位移井水平井段易形成岩屑床，岩屑床的存在对水平井的钻井产生很多影响。该清除工具的特点主要包括：“U”型双流道、加重活塞、液体储存腔体，该工具“U”型双流道设计可有效利用连通器原理平衡加重活塞两侧的液体压力，可保证加重活塞的自由滑动；加重活塞利用其自身重力和离心力作用在滑道内往复滑动，在清除工随钻杆转动到环空下部时，加重活塞自身重力和离心力的合力压迫储存腔体中液体高速喷出，完成对环空底部存在的岩屑床的清除。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石油钻井岩屑床清除工具，尤其是用于大位移水平井岩屑床的清除。
背景技术
在石油钻井过程中大位移井水平井段易形成岩屑床，岩屑床的存在对钻井水平井段具有很大影响，岩屑床的存在会增大钻杆与井壁的摩擦力，降低机械钻速，憋钻、卡钻等，岩屑床存在的最大影响是使得大位移井水平井段的最大长度受限；目前，在现场对大位移井岩屑床的清除通常是通过增大钻井液排量和使用清除工具等，通过提高钻井液排量来增大钻杆与井壁环空中的钻井液流速，能降低岩屑床厚度和清除运移岩屑，但是，该方法需要提高钻井泵排量，导致钻井作业成本增加；另外是使用岩屑床清除工具清除岩屑床的方法，即在钻杆外加上清除工具或直接在钻杆加厚处开孔，通过钻杆的旋转带动清除工具的转动来改变岩屑床周围钻井液的流态清除岩屑床；然而这类岩屑床清除工具在起下钻时容易出现卡钻、破坏井壁稳定性等；直接在钻杆加厚处开孔的方法会使钻井液一直从钻杆内连续不断喷向环空中，致使钻杆中实际钻井液流量小于理论流量，此外因水平井段岩屑床存在于环空底部，喷射到环空上部的钻井液没有对岩屑床进行清除，且会产生较大压耗，不利于钻井的快速高效的进行。
基于以上分析，本实用新型提供一种随钻动力岩屑床清除工具，为了克服现有岩屑床机械清除工具在钻井作业时卡钻、起下钻困难和破坏井壁稳定性等不足，以及钻杆加厚处开孔产生较大压耗、喷射作用利用效率低等问题。该清除工具不仅能高效清除大位移井水平井段环空底部存在的岩屑床，而且避免了在使用中出现的卡钻、破坏井壁稳定等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是在于为石油与天然气工程领域提供一种随钻动力岩屑床清除工具。该清除工具“U”型双流道设计可有效利用连通器原理平衡加重活塞两侧的液体压力，可保证加重活塞的自由滑动；清除工具随钻杆转动，通过利用加重活塞自身重力、离心力将液体从液体储存腔体中高速喷出清除岩屑床。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种随钻动力岩屑床清除工具，包括工具主体，“U”型流体流道，加重活塞，液体储存腔体，加重活塞滑动键槽，腔体与“U”型流道连通通道，工具外螺纹，钻杆上内螺纹组成。该工具通过螺纹镶嵌入钻杆径向开孔处，在钻井过程中随钻杆转动，当在工具随钻杆转动到下部时，加重活塞受到自身重力、离心力作用压迫储存腔体内液体高速喷出，清除环空底部存在的岩屑床；当在工具随钻杆转动到环空上部时，流道内加重活塞受重力作用向相反方向滑动到初始位置，液体储存腔体将再次充满液体，上述过程完成了一个液体喷射周期。
该清除工具“U”型双流道设计可有效利用连通器原理平衡加重活塞两侧的液体压力，可保证加重活塞的自由滑动；加重活塞利用其自身重力和离心力作用在滑道内往复滑动，在清除工随钻杆转动到环空下部时，加重活塞自身重力和离心力的合力压迫储存腔体中液体高速喷出，完成对环空底部存在的岩屑床的清除。
本实用新型的有益效果是：该随钻动力岩屑床清除工具利用钻杆转动的离心力和自身重力压迫液体高速射流清除岩屑床；该清除工具利用钻杆外环空中的钻井液来清除岩屑床，首先将钻杆外环空中的钻井液吸入液体储存腔体，然后利用加重活塞将该液体高速喷出，避免产生较大压耗，避免了常规岩屑床清除工具在钻杆加厚处设计螺纹而导致起下钻时卡钻等井下事故的发生，并能利用液体射流高效清除岩屑床。
附图说明
图1是清除工具的剖面构造图；
图2是清除工具在钻杆上的轴向剖面构造图；
图3是清除工具位于钻杆上部时的径向剖面构造图；
图4是清除工具中加重活塞压迫液体喷射时的径向剖面构造图；
图5是加重活塞将液体全部喷射完全时的径向剖面构造图；
图中1.钻杆外加厚区，2.“U”型流体流道，3.液体通道，4.清除工具主体，5.钻杆壁厚，6.液体储存腔体，7.加重活塞，8.腔体与“U”型流道连通通道，9.加重活塞滑动键槽，10.螺纹连接处。
具体实施方式
在图2中，工具主体(4)通过螺纹(10)镶嵌入钻杆(5)径向开孔处，如图3中在钻井过程中工具(4)随钻杆(5)一起转动，随着钻杆(5)转动的进行，加重活塞(7)在液体储存腔体(6)中往复滑动，随着钻杆(5)转动到不同位置，加重活塞(7)在液体储存腔体(6)中的位置也不同，“U”型流体流道(2)通过流体连通通道(8)与液体储存腔体(6)连通，使U型流体流道(2)与液体储存腔体(6)内的液体压力相等，使得加重活塞(7)能够在液体储存腔体(6)中自由滑动。
在图3中，由于加重活塞(7)的重力作用和离心力作用，活塞在液体储存腔体(6)的底部，此时液体储存腔体(6)中充满液体；在从图3到图4的过程中，加重活塞(7)的重力分力减小，加重活塞(7)开始在液体储存腔体(6)中滑动；在从图4到图5的过程中，由于重力分力与离心力的合力作用，加重活塞(7)将液体储存腔体(6)中的液体从液体通道(3)高速喷出，已达到高速喷出的液体将环空底部的岩屑床清除的目的，然后在从图5到图3的过程中，由于重力作用，加重活塞(7)又滑到图3中液体储存腔体(6)的底部，即图3到图4到图5到图3，完成一次工作循环，后面同样进行下一次循环。
本实用新型的有益效果是：该随钻动力岩屑床清除工具利用钻杆转动的离心力和自身重力压迫液体高速射流清除岩屑床；该清除工具利用钻杆外环空中的钻井液来清除岩屑床，首先将钻杆外环空中的钻井液吸入液体储存腔体，然后利用加重活塞将该液体高速喷出，避免产生较大压耗，避免了常规岩屑床清除工具在钻杆加厚处设计螺纹而导致起下钻时卡钻等井下事故的发生，并能利用液体射流高效清除岩屑床。
Claims (2)
1.一种随钻动力岩屑床清除工具，其特征在于：包括“U”型双流道、加重活塞、液体储存腔体组成；“U”型双流道有3个出口与环空连通，用于保持3个流体通道内的压力相等。
2.根据权利要求1所述的随钻动力岩屑床清除工具，其特征在于：腔体与“U”型流道的连通通道将腔体与“U”型流道连通，用于平衡加重活塞两侧的液体压力；加重活塞位于内流道中，用于喷出储存腔体内的液体。
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