CN210134810U - 一种井眼钻塞装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种井眼钻塞装置，包括：动力水龙头，钻塞管柱及水泵；钻塞管柱设置在井眼套管中，水泵向钻塞管柱与井眼套管形成的空间中注水；钻塞管柱包括：油管，钻杆和平底磨鞋；钻杆的上端连接油管下端，钻杆的下端连接平底磨鞋；动力水龙头的驱动轴连接油管的上端，驱动钻塞管柱转动；平底磨鞋包括磨鞋本体、合金及耐磨材料，耐磨材料设置在磨鞋本体的下端，合金镶嵌在耐磨材料中。本申请实现了小尺寸套管内动力水龙头钻塞的零突破，实现了整体工艺创新，提高钻塞一次性成功率，可避免转大修作业，节约作业成本，减少安全风险。

Description

一种井眼钻塞装置

技术领域

本申请属于石油修井作业技术领域，具体地，涉及一种井眼钻塞装置。

背景技术

随着油田生产开发逐年增加，后续需钻塞配合的增产措施日益增多，如挤灰、压裂防砂、化学堵水、大剂量调剖等，随后产生的堵剂在井筒内凝固，形成一定长度的堵塞段，常规冲砂冲不动，需要钻塞。常规小井眼钻塞采用钻塞管柱，而小井眼钻塞管柱的油管外径尺寸一般有φ73mm、φ89mm，φ95mm三种，提供的扭矩仅为0.3-1KN.m，遇到较硬的灰面，进尺困难或者无进尺，需要更换大尺寸的钻塞管柱，增加了作业时间及成本，并且小尺寸的钻塞管柱容易堵塞，钻塞效率低。小井眼例如4吋套管(外径φ101mm)，套管内径仅为φ86mm，限制了钻塞作业工具的配套尺寸，不适用大部分钻塞管柱。另外，由于井眼容积小，加上套管内有管柱，空间更小，导致大块固体颗粒不易返排，造成卡钻，甚至导致事故发生。

实用新型内容

本申请提供了一种井眼钻塞装置，以至少解决现有技术中常规的小尺寸井眼钻塞提供的扭矩小并且容易堵塞的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种井眼钻塞装置，包括：动力水龙头，钻塞管柱及水泵；钻塞管柱设置在井眼套管中，水泵向钻塞管柱与井眼套管形成的空间中注水；

钻塞管柱包括：油管，钻杆和平底磨鞋；钻杆的上端连接油管下端，钻杆的下端连接平底磨鞋；动力水龙头的驱动轴连接油管的上端，驱动钻塞管柱转动；

平底磨鞋包括磨鞋本体、合金及耐磨材料，耐磨材料设置在磨鞋本体的下端，合金镶嵌在耐磨材料中。

实现了由水泵来给钻塞施工提供循环液体，由动力水龙头中的液压马达提供钻塞管柱的动力并且强化了磨鞋性能，增大了钻塞装置的扭矩和作业效率。

在一个实施例中，平底磨鞋的底部水眼的直径大于上部水眼的直径。

实现了引导井眼套管中的水向钻塞管柱中流动的效果。

在一个实施例中，钻杆的材质为G105管材，屈服强度为600MPa-605MPa，外径为60.3mm。

采用G105材质的钻杆能够实现在减少钻杆壁厚的同时保证钻杆的屈服强度。

在一个实施例中，平底磨鞋的外径为80mm。

平底磨鞋的直径设计为80mm，小于现有技术中的磨鞋直径，能够满足在小尺寸套管内进行钻塞作业的需求。

在一个实施例中，油管的外径为73mm，壁厚5.51mm。

油管的壁厚为5.51mm能够有效保证油管的强度满足钻塞作业的需求。

在一个实施例中，钻杆和平底磨鞋之间的连接方式采用螺纹连接。

实现了钻杆和平底磨鞋之间紧密牢靠连接的效果。

在一个实施例中，耐磨材料为碳化钨。

碳化钨具有高耐磨性，选用碳化钨焊在平底磨鞋的底面上能够有效提高平底磨鞋的耐磨性。

在一个实施例中，钻杆的抗拉强度为716KN。

钻杆的抗拉强度为716KN能够满足在钻塞作业中对于钻塞工具的强度要求。

在一个实施例中，动力水龙头与油管之间的连接方式采用螺纹连接。

实现了动力水龙头与油管之间紧密牢靠连接的效果。

在一个实施例中，油管与钻杆之间采用螺纹连接方式。

实现了油管与钻杆之间紧密牢靠连接的效果。

利用本申请，实现了在小尺寸套管内使用动力水龙头提供动力进行钻塞的零突破，有效避免了钻塞管柱堵塞的问题，实现了整体工艺创新，提高钻塞一次性成功率，可避免转大修作业，节约作业成本，减少安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的井眼钻塞装置的动力水龙头结构示意图。

图2是本申请的井眼钻塞装置的钻塞管柱结构示意图。

图3是本申请的井眼钻塞装置的平底磨鞋结构示意图。

图4A是现有钻塞管柱内液体冲砂循环方式示意图。

图4B是本申请的井眼钻塞装置的钻塞管柱内液体冲砂循环方式示意图。

附图标号：

1、鹅颈管；

2、油管；

3、钻杆；

4、平底磨鞋；

5、驱动轴；

6、液压马达；

7、磨鞋本体；

8、硬质合金；

9、耐磨材料；

10、水眼。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了解决现有技术中的问题，本申请提出了一种井眼钻塞装置，该装置包括：动力水龙头，钻塞管柱及水泵；钻塞管柱设置在井眼套管中，水泵向钻塞管柱与井眼套管形成的空间中注水。

图1为本申请的动力水龙头结构示意图，如图1所示，动力水龙头包括：鹅颈管1、驱动轴5和液压马达6，其中，液压马达6提供动力，用于驱动驱动轴5带动钻塞管柱进行转动，鹅颈管1用于排出钻塞管柱内的液体。动力水龙头实现了提供钻塞动力和排出钻塞管柱内液体的效果。

图2为本申请的钻塞管柱的结构示意图，如图2所示，钻塞管柱包括：油管2，钻杆3和平底磨鞋4；钻杆3的上端连接油管2下端，钻杆3的下端连接平底磨鞋4；动力水龙头的驱动轴5连接油管2的上端，以驱动钻塞管柱转动；

利用本申请的井眼钻塞装置，能够实现在小尺寸的井眼中进行钻塞作业并且能够达到钻塞作业强度要求的效果，动力水龙头在钻塞作业过程中可以很好地发挥扭矩大的作用，通过加厚油管和薄壁钻杆的组合可以满足小尺寸套管内抗扭强度和抗拉强度的要求，提高了小尺寸井眼中钻塞作业的效率。

一实施例中，平底磨鞋4的底部水眼10的直径大于上部水眼的直径。实现了引导井眼套管中的水向钻塞管柱中流动的效果。

一实施例中，钻杆3的材质为G105管材，屈服强度为600MPa-605MPa，外径为60.3mm。

采用G105材质的钻杆3能够实现在减少钻杆3壁厚的同时保证钻杆3的屈服强度。

一实施例中，平底磨鞋4的外径为80mm。

平底磨鞋4的直径设计为80mm，小于现有技术中的磨鞋直径，能够满足在小尺寸套管内进行钻塞作业的需求。

一实施例中，油管2的外径为73mm，壁厚5.51mm。

油管2的壁厚为5.51mm能够有效保证油管2的强度满足钻塞作业的需求。

一实施例中，钻杆3和平底磨鞋4之间的连接方式采用螺纹连接。

实现了钻杆3和平底磨鞋4之间紧密牢靠连接的效果。

一实施例中，耐磨材料为碳化钨。

碳化钨具有高耐磨性，选用碳化钨焊在平底磨鞋4的底面上能够有效提高平底磨鞋的耐磨性。

一实施例中，钻杆3的抗拉强度为716KN。

钻杆3的抗拉强度为716KN能够满足在钻塞作业中对于钻塞工具的强度要求。

一实施例中，动力水龙头与油管2之间的连接方式采用螺纹连接。

实现了动力水龙头与油管2之间紧密牢靠连接的效果。

具体地，动力水龙头的驱动轴5与油管2之间通过螺纹连接，通过动力水龙头的液压马达6带动驱动轴5转动，从而带动钻塞管柱转动进行钻塞。动力水龙头提供的最大扭矩可达10.98KN.M。

一实施例中，油管2与钻杆3之间采用螺纹连接方式，实现了油管2与钻杆3之间紧密牢靠连接的效果。

本申请中井眼钻塞装置的钻塞管柱，组配简单，并且利用动力水龙头为钻塞管柱提供动力，解决了钻塞管柱提供的扭矩不足的问题，并且可以根据钻塞情况进行调整，使用便捷，安全性能较高，可以减轻作业人员的工作强度，提高生产效率。

图3为本申请的平底磨鞋4的结构示意图，如图3所示，平底磨鞋4包括：磨鞋本体7、硬质合金8和耐磨材料9。

具体地，硬质合金8可以选用YD硬质合金等，包括YD15、YD10.1、YD10.2等型号的硬质合金，YD硬质合金具有较高的硬度和较强的抗冲击性能，耐磨材料9可以选用碳化钨等，在磨鞋本体7的前部、耐磨材料9的中部采用孕镶技术等镶嵌硬质合金8。

图4A为现有钻塞管柱内液体冲砂循环方式示意图，如图4A所示，在现有技术中，钻塞的冲砂方式为正循环，即液体(修井液等)从钻塞管柱的内部向下流入到井眼套管中，然后在钻塞管柱与井眼套管之间的孔隙向上流动，从井口流出，同时带出钻塞过程中产生的固体颗粒。

图4B为本申请的井眼钻塞装置的钻塞管柱内液体冲砂循环方式示意图，如图4B所示，本申请提供的冲砂循环方式为逆循环方式，具体地，在地面设置水泵，由水泵向钻塞管柱与井眼套管形成的空间中注液体(修井液等)，为钻塞施工提供循环液体。液体经由钻塞管柱与井眼套管之间形成的空间向下流入井眼内，然后从钻塞管柱中向上流出，经由动力水龙头的鹅颈管1排出，同时带出钻塞过程中产生的固体颗粒。

本申请通过改变常规的冲砂循环方式，可以将钻塞管柱中的大块固体颗粒返排出去，解决了钻塞管柱容易被大块固体颗粒卡钻的问题，从而减少安全风险，提高生产效率，节约作业成本。

具体地，本申请的井眼钻塞装置具体的工作过程为：

(1)组配井眼钻塞装置：钻塞装置组合方式为：直径80mm的平底磨鞋4连接直径60mm的钻杆3的一端，直径60mm的钻杆3的另一端连接直径73mm的油管2的下端，油管2的上端连接动力水龙头。

(2)下放钻塞管柱：在距灰面50m左右时控制钻塞管柱的下放速度，缓慢下探灰面，下放钻塞管柱距灰面5m时开启水泵的反循环，循环正常后，启动动力水龙头，当动力水龙头运转正常后，慢慢下放钻塞管柱至灰面，使作业机悬重表下降5KN。

(3)钻塞：钻塞管柱提离灰面1-2m，当水泵循环达到规定的排量500L/min以上时，水泵的进出口排量基本一致后，缓慢下放钻塞管柱并控制钻压10-20KN，控制水泵泵压4-6MPa。

(4)当钻塞管柱每钻进3-5m时上提钻塞管柱一段距离活动一下，每钻完一根套管后，将整个钻塞管柱上提一段距离，进行循环洗井，循环洗井时间不得少于30min，同时观察碎返屑出情况，连续钻进5个套管后，应循环洗井一周后方可继续钻进。

(5)钻塞完毕后，需彻底循环洗井，洗井时边洗井边上下活动钻塞管柱，洗井结束立即上提钻塞管柱。

该井眼钻塞装置可以有效取代常规的钻塞管柱，适用于小尺寸井眼中的钻塞作业，可以很好地发挥大扭矩的作用，同时，通过改变常规的循环冲砂方式，将钻塞管柱内大块固体颗粒返排出去，解决了小尺寸井眼钻塞过程中易卡钻的问题，减少了安全风险，提高生产效率并且节约了作业成本。

本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种井眼钻塞装置，其特征在于，包括：动力水龙头，钻塞管柱及水泵；所述钻塞管柱设置在井眼套管中，所述水泵向所述钻塞管柱与所述井眼套管形成的空间中注水；

所述钻塞管柱包括：油管，钻杆和平底磨鞋；所述钻杆的上端连接所述油管下端，所述钻杆的下端连接所述平底磨鞋；所述动力水龙头的驱动轴连接所述油管的上端，驱动所述钻塞管柱转动；

所述平底磨鞋包括磨鞋本体、合金及耐磨材料，所述耐磨材料设置在所述磨鞋本体的下端，所述合金镶嵌在所述耐磨材料中。

2.根据权利要求1所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述平底磨鞋的底部水眼的直径大于上部水眼的直径。

3.根据权利要求2所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述钻杆的材质为G105管材，屈服强度为600MPa-605MPa，外径为60.3mm。

4.根据权利要求3所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述平底磨鞋的外径为80mm。

5.根据权利要求4所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述油管的外径为73mm，壁厚5.51mm。

6.根据权利要求1所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述钻杆和所述平底磨鞋之间的连接方式采用螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述耐磨材料为碳化钨。

8.根据权利要求3所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述钻杆的抗拉强度为716KN。

9.根据权利要求1所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述动力水龙头与所述油管之间的连接方式采用螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的井眼钻塞装置，其特征在于，所述油管与所述钻杆之间采用螺纹连接方式。

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