CN205314943U - 一种超深水平井防沉屑工具 - Google Patents

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胡强
李皋
吴贵平
李�诚
曾辉
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Abstract

本实用新型涉及石油勘探开发用的一种超深水平井防沉屑工具,主要由公接头、母接头、钻杆壁、阀芯、弹簧、垫圈、弹簧端盖、喷嘴、流道孔组成。所述公接头和母接头分别与工具上下两端钻杆螺纹连接;工具本体中部钻杆壁加厚,且旁通有钻井液流道;阀芯安装在钻杆壁内,弹簧端盖通过螺纹安装在钻杆壁内;弹簧端盖开有限位孔,与阀芯嵌套连接,阀芯与弹簧端盖之间安装有弹簧和垫圈;喷嘴通过螺纹安装在钻杆壁内的流道中。正常循环时,钻杆内液柱压力较高,钻井液推动阀芯压缩弹簧,钻杆壁内的流道打开,钻井液沿流道经喷嘴向环空高速射流。由喷嘴喷射出的高速钻井液可以改变喷嘴上部附近环空流场,增大钻井液流速和岩屑运移速度,结合钻杆旋转,可以显著提高岩屑的运移效率,有效防止岩屑因受自身重力和钻井液对其的拖拽力不足而沉降。本实用新型的优点:结构简单、射流效果明显,能有效提高工具上部环空岩屑运移效率,防止岩屑沉降。

Description

一种超深水平井防沉屑工具
技术领域
[0001]本实用新型涉及超深水平井钻井技术领域,更具体地涉及一种超深水平井防沉肩工具。
背景技术
[0002]在超深水平井钻井过程中,水平井段和直井段岩肩有效运移是确保顺利钻进的关键。为了保证水平井段正常携岩,地面栗压已经比较大,由于循环介质的沿程摩阻增大,钻井液携岩上返进入直井段后,在直井段环空岩肩运移受到的举升力有所降低,岩肩运移可能存在困难。但是,如果继续增大栗压以同时保证水平段和直井段正常携岩,可能会超出地面泥浆栗工作能力范围,此外,水平井钻遇多套地层,如果栗压过大,容易压漏地层,造成钻井事故。针对上述钻井过程中可能存在的岩肩运移困难问题,先前已经有学者进行了相关研究,专利ZL200820063175.7公开的一种防沉肩钻井工具,在工具本体上开有多角度喷孔,喷孔内安装喷嘴,通过增大栗入能量的10%,并利用钻柱内外压差向环空喷射循环流体,从而使环空上返流体形成紊流流态,有效确保岩肩运移,但该防沉肩钻井工具只要内外环空存在压差就会形成射流,而不能自由控制循环流体向环空射流。此外,也有相关文献(祝效华,刘少胡.气体钻井防沉肩工具分流继能机理与可行性研究[J].石油钻探技术,2009,37
(6):78-80.),开展了气体钻井防沉肩工具分流继能机理与可行性研究,分析了分流继能机理,并数值模拟了孔径对工具分流量的影响,提出该工具具有可行性和安全性,但该气体钻井防沉肩工具也不能实现自主控制分流。
[0003]因此,设计了一种超深水平井防沉肩工具,该工具可有效保持和提高直井段环空内岩肩的运移和悬浮能力,防止上返钻井液携带的岩肩沉积。通过更换该工具钻杆壁内的弹簧,可实现不同液柱压力下钻井液向环空的射流。
发明内容
[0004]本实用新型目的是:提供一种超深水平井防沉肩工具。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]本实用新型一种超深水平井防沉肩工具,主要由公接头、母接头、钻杆壁、阀芯、弹簧、垫圈、弹簧端盖、喷嘴、流道孔组成。所述公接头和母接头分别与工具上下两端钻杆螺纹连接;工具本体中部钻杆壁加厚,且旁通有钻井液流道;阀芯安装在钻杆壁内,弹簧端盖通过螺纹安装在钻杆壁内;弹簧端盖开有限位孔,与阀芯嵌套连接,阀芯与弹簧端盖之间安装有弹簧和垫圈;喷嘴通过螺纹安装在钻杆壁内的流道中。正常循环时,钻杆内液柱压力较高,钻井液推动阀芯压缩弹簧,钻杆壁内的流道打开,钻井液沿流道经喷嘴向环空高速射流。由喷嘴喷射出的高速钻井液可以改变喷嘴上部附近环空流场,增大钻井液流速和岩肩运移速度,结合钻杆旋转,可以显著提高岩肩的运移效率,有效防止岩肩因受自身重力和钻井液对其的拖拽力不足而沉降。
[0007]本实用新型的优点:结构简单、射流效果明显,能有效提高工具上部环空岩肩运移效率,防止岩肩沉降。
附图说明
[0008]图1是本实用新型一种超深水平井防沉肩工具的结构示意图。
[0009]图中:1.公接头,2.母接头,3.钻杆壁,4.阀芯,5.弹簧,6.垫圈,7.弹簧端盖,8.喷嘴,9.流道孔。
[0010]图2是图1中弹簧端盖侧视图和俯视图。
[0011]图3是图1中喷嘴侧视图和俯视图。
具体实施方式
[0012]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0013]如图1所示,本实用新型一种超深水平井防沉肩工具,主要由公接头1、母接头2、钻杆壁3、阀芯4、弹簧5、垫圈6、弹簧端盖7、喷嘴8、流道孔9组成。所述公接头I和母接头2用于连接工具上下两端钻杆;工具本体中部钻杆壁3加厚,且旁通有钻井液流道孔9;阀芯4与弹簧端盖7之间安装可伸缩弹簧5和垫圈6,通过更换弹簧5可实现不同液柱压力下钻井液向环空射流,垫圈6可防止钻井液进入限位孔内;阀芯4在钻杆径向可以左、右移动,并分别堵塞和打开流道孔9;流道打开,喷嘴8向环空喷射高速钻井液。在水平井正常钻进或停钻循环钻井液过程中,钻柱内液柱压力较高,钻井液推动阀芯4压缩弹簧5,钻杆壁3内的流道孔9打开,钻井液沿流道经喷嘴8向环空高速射流。由喷嘴8喷射出的高速钻井液可以改变喷嘴8上部附近环空流场,增大钻井液流速和岩肩运移速度,提高岩肩的运移效率,有效防止岩肩因受拖拽力不足而沉降。停栗时,钻柱内液柱压力降低,弹簧5伸展并推动阀芯4向左移动,阀芯4堵塞钻井液流道孔9。

Claims (3)

1.一种超深水平井防沉肩工具,主要由公接头(I)、母接头(2)、钻杆壁(3)、阀芯(4)、弹簧(5)、垫圈(6)、弹簧端盖(7)、喷嘴(8)、流道孔(9)组成,所述公接头(I)和母接头(2)分别与工具上下两端钻杆螺纹连接,工具本体中部钻杆壁(3)加厚,且旁通有钻井液流道孔(9),阀芯(4)安装在钻杆壁(3)内,弹簧端盖(7)通过螺纹固定安装在钻杆壁(3)中,弹簧端盖(7)开有限位孔,与阀芯(4)嵌套连接,阀芯(4)与弹簧端盖(7)之间安装有弹簧(5)和垫圈(6),喷嘴(8)通过螺纹固定安装在钻杆壁(3)中。
2.根据权利要求1所述的一种超深水平井防沉肩工具,其特征在于:阀芯(4)前部内径为20mm,后部内径为1mm,前端加工倒角,流道孔(9)为内径为15mm,加工倒角的圆孔,流道孔(9)内部倒角与阀芯(4)前端倒角都为45°,倒角深度为4mm,但方向相反,倒角后产生的倒角面平行。
3.根据权利要求1所述的一种超深水平井防沉肩工具,其特征在于:喷嘴(8)中为渐缩式流道,且末端喷嘴(8)流道口直径大小为4mm。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108180000A (zh) * 2017-12-29 2018-06-19 中国石油大学(华东) 一种自动控制的防返吐单向注水阀

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