CN205089245U - 一种侧向射流式岩屑床清除工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种侧向射流式岩屑床清除工具，包括柱状本体，所述柱状本体内具有轴向延伸的钻井液流道，柱状本体上部的外周壁上均布有V形扶正棱，V形扶正棱的延伸方向与柱状本体的轴线垂直，柱状本体下部的侧壁上开设有连通钻井液流道与外界的旁通孔，所述旁通孔中密封装设有旋流喷嘴，旋流喷嘴腔体内设置有叶轮。本实用新型在柱状本体内设有轴向延伸的钻井液流道，当钻井液进入柱状本体内部的钻井液流道后，部分流量会经叶轮由旋流喷嘴喷出，形成具有三维速度的旋转射流，利用形成的旋转射流水力能量,配合V形扶正棱的旋转扰动和机械刮削，可有效破坏沉积在定向井或水平井下井壁处的岩屑床，使之重新进入环空循环，达到增强环空钻井液清岩、携岩的目的。

Description

一种侧向射流式岩屑床清除工具

技术领域

本实用新型涉及一种侧向射流式岩屑床清除工具，属石油天然气钻探类钻井井下工具技术领域。

背景技术

目前，在石油钻探领域，定向井、大斜度井和水平井的钻探越来越多，而在定向井、大斜度井和水平井的钻进过程中，钻具易于贴近井壁下侧，岩屑颗粒在重力作用下，容易沉积在下井壁处形成岩屑床；岩屑床的形成，减小了环空间隙，使得井眼不畅通，当岩屑沉积到一定程度，会造成钻具的摩阻和扭矩增大，井下工具下入困难，甚至产生憋钻、卡钻和憋泵等井下复杂情况，影响安全快速钻进。定向井、大斜度井和水平井中岩屑床的存在会使下井的测试工具、测井仪器受阻，作业成功率下降甚至难以进行，会使下套管、固井作业困难，水泥封固质量差。

解决上述问题的关键在于防止、减缓、破坏和清除岩屑床的形成。目前，现场采用的岩屑清除方法主要有3种：增大钻井液排量提高环空返速、改善钻井液的流变性能以及机械清除。它们都能够在一定程度上起到清岩的效果，但有一定的局限性。ZL201220558746.0公开了一种岩屑床清除器，包括工具本体、V形槽、上接头和下接头，通过V形槽的快速旋转，引起槽中流体的旋流运动和速度增加，使岩屑床松动，破坏岩屑床，利用螺旋流提高钻井液清洗岩屑的能力，改善井身质量，具有水力、机械双作用以破坏及清除岩屑床。但是，该工具在转速小于30转/分的低转速情况下V形槽对井底流场的扰动较小，产生的螺旋流不能较好的破坏岩屑床，清岩、携岩效果不理想。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种侧向射流式岩屑床清除工具，其利用侧向水力工具的旋转射流，配合V形扶正棱旋转扰动和机械刮削，破坏沉积的岩屑床，并对井底流场进行扰动，增大环空内泥浆的紊流度，达到增强环空钻井液清岩、携岩能力的目的。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种侧向射流式岩屑床清除工具，包括柱状本体，所述柱状本体内具有轴向延伸的钻井液流道，柱状本体上部的外周壁上均布有V形扶正棱，V形扶正棱的延伸方向与柱状本体的轴线垂直，柱状本体下部的侧壁上开设有连通钻井液流道与外界的旁通孔，所述旁通孔中密封装设有旋流喷嘴，旋流喷嘴腔体内设置有叶轮。

所述的旁通孔为阶梯状，靠近外界的旁通孔的外段为大直径段，所述的旋流喷嘴处在旁通孔的大直径段内，靠近柱状本体中心的旁通孔的内段为小直径段，旁通孔的内段的直径小于叶轮的螺旋翼的外径，叶轮卡装在旋流喷嘴的腔体内。

所述的旋流喷嘴为空心管状结构，其靠近柱状本体中心的内段为大直径圆孔，靠近外界的外段为锥形孔，叶轮设在内段的圆孔内，外段的锥形孔出口的内径小于叶轮的螺旋翼的外径，可将叶轮卡装在旋流喷嘴的腔体内。

所述的叶轮为三头矩形螺旋状，螺旋翼方向右旋，叶轮两端为锥体。

所述的旋流喷嘴通过卡簧装配在旁通孔内，旋流喷嘴的外周壁上开设有第一环槽，旁通孔的大直径段内壁上开设有与第一环槽相对的第二环槽，所述卡簧的内缘卡设在第一环槽内，卡簧的外缘卡设在第二环槽内。

所述的旋流喷嘴通过环形密封圈密封装设在旁通孔内，旋流喷嘴内段的外周壁上开设有第三环槽，旁通孔的大直径段内壁上开设有与第三环槽相对的第四环槽，所述环形密封圈的内缘卡设在第三环槽内，环形密封圈的外缘卡设在第四环槽内。

所述的环形密封圈套设在旋流喷嘴的内段上，所述卡簧处在旋流喷嘴的外段上。

所述柱状本体上端的内侧壁上设有内螺纹，柱状本体下端的外侧壁上设有外螺纹。

本实用新型在柱状本体内设有轴向延伸的钻井液流道，在钻井液进入柱状本体内部的钻井液流道后，部分流量会经叶轮由旋流喷嘴喷出，形成具有三维速度的旋转射流，利用形成的旋转射流水力能量，配合V形扶正棱旋转扰动和机械刮削，有效的冲击破坏沉积在下井壁处的岩屑床，对井底流场进行扰动，增大环空内钻井液的紊流度，被破坏的岩屑床在旋转射流的冲击及卷吸作用下形成扩散，岩屑重新进入环空循环，由上返钻井液携带至井口，达到增强环空钻井液清岩、携岩的目的，以解决现有技术中转速小于30转/分的低转速情况下井底流场扰动有限、清岩携岩效果不理想的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体的结构示意图。

图2为图1中的A区域的旋流喷嘴的放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-图2所示，一种侧向射流式岩屑床清除工具，包括柱状本体1，柱状本体1上端的内侧壁上设有内螺纹，柱状本体1下端的外侧壁上设有外螺纹，柱状本体1可以通过上端的内螺纹与下端的外螺纹直接连接钻杆，这样方便组装拆卸。柱状本体1内具有轴向延伸的钻井液流道2，来自钻杆内的钻井液可以从钻井液流道2中通过。柱状本体1上部的外周壁上均布有V形扶正棱3，V形扶正棱的延伸方向与柱状本体的轴线垂直，V形扶正棱3的数量可以为一个，也可以为多个，比如三个、五个等，根据需要选择设置。柱状本体的侧壁上位于V形扶正棱3下方开设有旁通孔4，旁通孔4将钻井液流道2与外界连通，旁通孔4也可设置一个或多个，根据需要选择设置。旁通孔4中密封装设有旋流喷嘴5，旋流喷嘴5的腔体内设置有叶轮6。

旁通孔4为阶梯状，旁通孔4的内端靠近柱状本体中心，靠近外界的旁通孔的外段为大直径段，其中旋流喷嘴5处在旁通孔的大直径段内，靠近柱状本体中心的旁通孔的内段为小直径段，旁通孔的内段的直径小于叶轮6的螺旋翼的外径，旁通孔的内段对叶轮6起到限位作用，可将叶轮6卡装在旋流喷嘴5的腔体内。

旋流喷嘴5为空心管状结构，旋流喷嘴5靠近柱状本体中心的内段为大直径圆孔，大直径圆孔与旁通孔的小直径段连通，旋流喷嘴5靠近外界的外段为锥形孔，锥形孔与外界连通，叶轮6设在旋流喷嘴5内段的大直径圆孔内，外段的锥形孔出口的内径小于叶轮的螺旋翼的外径，锥形孔对叶轮6起到限位作用，避免叶轮6脱落。叶轮6为三头矩形螺旋状，螺旋翼方向右旋，叶轮两端为锥体。由于旋流喷嘴5的外段为直径较小的锥形孔，小的直径会使得喷射出来的钻井液速度增大，叶轮6与旋流喷嘴5配合使得喷射出来的液体呈旋转射流形式，从而使得喷射的钻井液动压较大，增强了对井底流场的扰动，增大了环空内钻井液的紊流度，提高环空钻井液清岩、携岩的能力。

旋流喷嘴5通过卡簧8装配在旁通孔4内，旋流喷嘴5的外周壁上开设有第一环槽，可以将第一环槽开在旋流喷嘴5的外段上，旁通孔4的大直径段内壁上开设有与第一环槽相对的第二环槽，所述卡簧8的内缘卡设在第一环槽内，卡簧的外缘卡设在第二环槽内，使得旋流喷嘴5在旁通孔4内安装牢固，不会脱落。

在旋流喷嘴5的外周壁上密封套设有环形密封圈7，旋流喷嘴5内段的外周壁上开设有第三环槽，旁通孔4的大直径段内壁上开设有与第三环槽相对的第四环槽，所述环形密封圈7的内缘卡设在第三环槽内，环形密封圈7的外缘卡设在第四环槽内。环形密封圈7处在旋流喷嘴5的内段上，环形密封圈7的外周面与旁通孔4的孔壁密封配合，旋流喷嘴5通过环形密封圈7密封装设在旁通孔4中。

本实施例中给出了一种具体结构的旋流喷嘴，在其他实施例中，现有技术中其他形式的旋流喷嘴也可以配合使用。

本实施例中的侧向射流式岩屑床清除工具在使用时，通过柱状本体1上端的内螺纹与下端的外螺纹直接连接钻杆，当钻井液进入柱状本体内部的钻井液流道2后，部分流量的钻井液经柱状本体的旁通孔4分流到旋流喷嘴5，经过叶轮6后在旋流喷嘴出口处形成具有三维速度的旋转射流，利用形成的旋转射流水力能量，配合V形扶正棱的旋转扰动和机械刮削，有效冲击破坏沉积在下井壁处的岩屑床，增大环空内的紊流度，被破坏的岩屑床在旋转射流的冲击及卷吸作用下形成扩散，工具转动产生的螺旋流使岩屑重新进入环空循环，由上返钻井液携带至井口，达到有效清岩、携岩的目的。

Claims (8)

1.一种侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：包括柱状本体，所述柱状本体内具有轴向延伸的钻井液流道，柱状本体上部的外周壁上均布有V形扶正棱，V形扶正棱的延伸方向与柱状本体的轴线垂直，柱状本体下部的侧壁上开设有连通钻井液流道与外界的旁通孔，所述旁通孔中密封装设有旋流喷嘴，旋流喷嘴的腔体内设置有叶轮。

2.根据权利要求1所述的侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：所述的旁通孔为阶梯状，靠近外界的旁通孔的外段为大直径段，所述的旋流喷嘴处在旁通孔的大直径段内，靠近柱状本体中心的旁通孔的内段为小直径段，旁通孔的内段的直径小于叶轮的螺旋翼的外径，可将叶轮卡装在旋流喷嘴的腔体内。

3.根据权利要求1或2所述的侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：所述的旋流喷嘴为空心管状结构，其靠近柱状本体中心的内段为大直径圆孔，靠近外界的外段为锥形孔，叶轮设在内段的圆孔内，外段的锥形孔出口的内径小于叶轮的螺旋翼的外径。

4.根据权利要求3所述的侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：所述的叶轮为三头矩形螺旋状，螺旋翼方向右旋，叶轮两端为锥体。

5.根据权利要求3所述的侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：所述的旋流喷嘴通过卡簧装配在旁通孔内，旋流喷嘴的外周壁上开设有第一环槽，旁通孔的大直径段内壁上开设有与第一环槽相对的第二环槽，所述卡簧的内缘卡设在第一环槽内，卡簧的外缘卡设在第二环槽内。

6.根据权利要求5所述的侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：所述的旋流喷嘴通过环形密封圈密封装设在旁通孔内，旋流喷嘴内段的外周壁上开设有第三环槽，旁通孔的大直径段内壁上开设有与第三环槽相对的第四环槽，所述环形密封圈的内缘卡设在第三环槽内，环形密封圈的外缘卡设在第四环槽内。

7.根据权利要求6所述的侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：所述的环形密封圈套设在旋流喷嘴的内段上，所述卡簧处在旋流喷嘴的外段上。

8.根据权利要求1所述的侧向射流式岩屑床清除工具，其特征在于：所述柱状本体上端的内侧壁上设有内螺纹，柱状本体下端的外侧壁上设有外螺纹。