CN212130427U - 一种多级间断式破岩除屑工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级间断式破岩除屑工具，包括短节本体，短节本体内开设有中空的钻井液通道，短节本体顶端设置有上接头，底端设置有下接头，外表面从上至下依次设置有旋流段、扰流段和引流段；旋流段上加工有多条螺旋磨铣棱Ⅰ，扰流段上加工有多条旋向相反的螺旋磨铣棱Ⅱ，引流段上加工有多条矩形磨铣棱，各条磨铣棱上均镶嵌有破碎齿。该工具结构简单，操作方便，与现有常规钻杆相连，具有高度适配性；多级磨铣棱组合成多向螺旋流道，形成强力紊流结构，从而增强钻井液的水力携岩作用；可同时实现破碎大岩屑颗粒、清除沉积岩屑床、机械搅拌及水力携岩等有益效果，从而更有效、更彻底地实现了井眼清洁，大大提高了钻井时效及安全性。

Description

一种多级间断式破岩除屑工具

技术领域

本实用新型涉及石油钻井领域，尤其涉及一种多级间断式破岩除屑工具。

背景技术

随着全球能源日益紧张，石油天然气的勘探开发己进入到一个新阶段，钻探条件变得越来越苛刻。基于提高钻采效益的要求，越来越多的深井、水平井、大斜度井等复杂井身结构相继在实践中得到了应用，并且展现出了良好的经济效益，但同时也产生了一系列相应的钻井难题，其中井眼清洁困难显得尤为突出。

岩屑在上返过程中由于自身重力作用极易在下井壁堆积，钻杆上提时抬肩对岩屑床的堆挤作用也会导致堆积，在钻井液粘滞力及钻柱碾压双重作用下易形成岩屑床或虚泥饼，若不能及时清洁井眼，将形成钻井安全隐患，甚至造成摩阻增大、定向托压、蹩泵、卡钻等井下事故。近年国内外研究人员提出了使用水力机械井眼净化装置进行岩屑床清除，可大幅提高大斜度井的岩屑清除效率；但大多功能结构单一，水力不足，效果仍不理想，尤其是针对大颗粒岩屑无法有效清除，且工具表面容易形成泥包，堵塞流道。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种多级间断式破岩除屑工具，以解决石油钻井领域中，水平井、大斜度井等复杂井身结构中大颗粒岩屑及岩屑床清除效率不足的问题。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

一种多级间断式破岩除屑工具，包括短节本体，所述短节本体内开设有中空的钻井液通道，短节本体顶端设置有上接头，底端设置有下接头，外表面从上至下依次设置有旋流段、扰流段和引流段。

进一步的是，所述旋流段上加工有多条螺旋磨铣棱Ⅰ，所述扰流段上加工有多条旋向相反的螺旋磨铣棱Ⅱ，所述引流段上加工有多条矩形磨铣棱，各条磨铣棱上均镶嵌有破碎齿。

进一步的是，所述螺旋磨铣棱Ⅰ、螺旋磨铣棱Ⅱ和矩形磨铣棱的设置数目均为4-6条。

进一步的是，所述螺旋磨铣棱Ⅰ和螺旋磨铣棱Ⅱ间的夹角为90-150°

进一步的是，所述螺旋磨铣棱Ⅰ和螺旋磨铣棱Ⅱ的连接处设置有V型槽Ⅰ进行隔断，所述螺旋磨铣棱Ⅱ和矩形磨铣棱的连接处设置有V型槽Ⅱ进行隔断。

进一步的是，所述V型槽Ⅰ和V型槽Ⅱ间的V型角度为30°-150°。

进一步的是，所述上接头加工有内螺纹，所述下接头加工有外螺纹。

进一步的是，所述破碎齿包括锯齿状破碎齿、球齿状破碎齿和斧式破碎齿。

进一步的是，所述短节本体的长度为0.8-2mm。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的多级破岩除屑工具，结构简单，操作方便，安全性高，与现有常规钻杆相连，具有高度适配性；多级磨铣棱结构可有效破碎大颗粒岩屑及井眼内沉积岩屑床；多级磨铣棱组合成多向螺旋流道，形成强力紊流结构，从而增强钻井液的水力携岩作用；可同时实现破碎大岩屑颗粒、清除沉积岩屑床、机械搅拌及水力携岩等有益效果，从而更有效、更彻底地实现了井眼清洁，大大提高了钻井时效及安全性。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为锯齿状破碎齿；

图3为球齿状破碎齿；

图4为斧式破碎齿；

图中：1、短节本体；2、钻井液通道；3、上接头；4、下接头；5、旋流段；6、扰流段；7、引流段；8、螺旋磨铣棱Ⅰ；9、螺旋磨铣棱Ⅱ；10、矩形磨铣棱；11、破碎齿；12、V型槽Ⅰ；13、V型槽Ⅱ。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种多级间断式破岩除屑工具，如图1所示，包括短节本体1，短节本体1内开设有中空的钻井液通道2，短节本体1顶端设置有上接头3，底端设置有下接头4，外表面从上至下依次设置有旋流段5、扰流段6和引流段7。

钻井液通道2用于钻井液的流通；上接头3和下接头4用于与钻杆连接；引流段7的作用是防止钻井液直接与扰流段6的螺旋磨铣棱形成水力冲击，造成水力损失；扰流段6的作用是使钻井液形成一股螺旋流；旋流段5的作用是形成反向螺旋流，在扰流段6与旋流段5交界处形成强紊流区。

本实用新型将旋流段5、扰流段6和引流段7依次设置，可在较小的区域内快速形成“强紊流悬浮岩屑+螺旋流辅助携岩”效应，引流段7的引流作用可减少水利损失，提高携岩效率。

作为本实施例的优化方案，如图1所示，旋流段5上加工有多条螺旋磨铣棱Ⅰ8，扰流段6上加工有多条旋向相反的螺旋磨铣棱Ⅱ9，引流段7上加工有多条矩形磨铣棱10，各条磨铣棱上均镶嵌有破碎齿11；螺旋磨铣棱Ⅰ8、螺旋磨铣棱Ⅱ9和矩形磨铣棱10的设置数目均为4-6条；螺旋磨铣棱Ⅰ8和螺旋磨铣棱Ⅱ9间的夹角为90-150°。螺旋磨铣棱用于使钻井液形成螺旋流，矩形磨铣棱10用于引流，破碎齿11用于破碎岩石。

作为本实施例的优化方案，如图1所示，螺旋磨铣棱Ⅰ8和螺旋磨铣棱Ⅱ9的连接处设置有V型槽Ⅰ12进行隔断，螺旋磨铣棱Ⅱ9和矩形磨铣棱10的连接处设置有V型槽Ⅱ13进行隔断，V型槽Ⅰ12和V型槽Ⅱ13间的V型角度为30°-150°。V型槽将旋流段5、扰流段6和引流段7进行隔断，因此该工具具有多级间断式特点，同时V型槽处可辅助岩屑排出，防止在拐角处形成泥包。

作为本实施例的优化方案，如图1所示，上接头3加工有内螺纹，下接头4加工有外螺纹，以便于与钻杆连接。

作为本实施例的优化方案，如图2-4所示，破碎齿11包括锯齿状破碎齿、球齿状破碎齿和斧式破碎齿。

作为本实施例的优化方案，如图1所示，短节本体1的长度为0.8-2mm。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

在实际钻井作业过程中，根据不同的井眼尺寸，选择相应规格型号的多级破岩除屑工具，按照不同的井身结构及钻具组合确定其具体安装位置及使用数量。该工具直接与钻杆连接使用，上接头3通过内螺纹与上部钻杆相连，下接头4通过外螺纹与下部钻杆相连。在井口转盘的作用下，井筒内整根钻柱开始旋转钻进，从而带动该工具一起转动，为该工具提供旋转扭矩。

在大斜度井段及水平段，多级磨铣棱对井眼内的大颗粒岩屑进行破碎形成小颗粒，同时破坏井壁下方的沉积岩屑床，该工具在井筒内旋转运动形成叶轮搅拌作用，搅动沉砂，大幅增强了该区域钻井液的携岩效果。

钻井液从地面泵入钻杆内部，通过井底钻头后，在该工具外部由下向上返至地面；当钻井液流经该工具外表面时，引流段7将钻井液引至流道槽内形成缓冲，然后进入扰流段6，引流段6防止钻井液直接与扰流段6内的螺旋磨铣棱Ⅱ9形成水力冲击，造成水力损失；在扰流段6的作用下，钻井液形成一股螺旋流，将沉积岩屑悬浮至井筒上部；随后钻井液进入旋流段5，形成反向螺旋流，在扰流段6与旋流段5交界处形成强紊流区，在该区域岩屑颗粒与钻井液形成强烈的微观碰撞，碰撞释放的能量将岩屑颗粒悬浮在钻井液中，产生岩屑悬浮液，从而提高钻井液携岩效率；钻井液流出旋流段5后，在一定区域内形成螺旋流，进一步扩大多级破岩除屑工具水力作用的有效范围。

引流段7与扰流段6连接处加工有V型槽，扰流段6与旋流段5连接处加工有V型槽，且V型槽的“V”的角度为30°-150°，V型槽处可辅助岩屑排出，防止在拐角处形成泥包。

综上所述，该工具在钻井作业中，可同时实现破碎大岩屑颗粒、清除沉积岩屑床、机械搅拌及水力携岩等有益效果，从而更有效、更彻底地实现了井眼清洁，大大提高了钻井时效及安全性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种多级间断式破岩除屑工具，其特征在于，包括短节本体(1)，所述短节本体(1)内开设有中空的钻井液通道(2)，短节本体(1)顶端设置有上接头(3)，底端设置有下接头(4)，外表面从上至下依次设置有旋流段(5)、扰流段(6)和引流段(7)。

2.如权利要求1所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述旋流段(5)上加工有多条螺旋磨铣棱Ⅰ(8)，所述扰流段(6)上加工有多条旋向相反的螺旋磨铣棱Ⅱ(9)，所述引流段(7)上加工有多条矩形磨铣棱(10)，各条磨铣棱上均镶嵌有破碎齿(11)。

3.如权利要求2所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述螺旋磨铣棱Ⅰ(8)、螺旋磨铣棱Ⅱ(9)和矩形磨铣棱(10)的设置数目均为4-6条。

4.如权利要求2所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述螺旋磨铣棱Ⅰ(8)和螺旋磨铣棱Ⅱ(9)间的夹角为90-150°。

5.如权利要求2所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述螺旋磨铣棱Ⅰ(8)和螺旋磨铣棱Ⅱ(9)的连接处设置有V型槽Ⅰ(12)进行隔断，所述螺旋磨铣棱Ⅱ(9)和矩形磨铣棱(10)的连接处设置有V型槽Ⅱ(13)进行隔断。

6.如权利要求5所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述V型槽Ⅰ(12)和V型槽Ⅱ(13)的V型角度为30°-150°。

7.如权利要求1所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述上接头(3)加工有内螺纹，所述下接头(4)加工有外螺纹。

8.如权利要求2所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述破碎齿(11)包括锯齿状破碎齿、球齿状破碎齿和斧式破碎齿。

9.如权利要求1所述的破岩除屑工具，其特征在于，所述短节本体(1)的长度为0.8-2mm。

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