CN215565772U - 具有v型棱状岩屑二次破碎器的钻杆及岩屑床清除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆及岩屑床清除装置，钻杆包括：本体，本体的外周上设置有多个螺旋槽道，本体具有第一端和第二端，螺旋槽道自本体的第一端延伸至本体的第二端，螺旋槽道的横截面为三角形，螺旋槽道用于在钻杆转动时驱动周围的钻井液形成紊流；V型棱状岩屑二次破碎器，V型棱状岩屑二次破碎器固定套设于本体，V型棱状岩屑二次破碎器包括多个叶片，叶片的纵截面呈V形，多个叶片沿本体的周向相互间隔地布置，相邻两个叶片之间形成V形的导槽。本实用新型的钻杆可以提高岩屑携带率，还可以对岩屑进行二次破碎，从而大幅提高现场作业效率，降低成本。

Description

具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆及岩屑床清除装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井设备技术领域，具体地涉及一种具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆及岩屑床清除装置。

背景技术

随着油气资源勘探开发的不断深入，滚动扩边、小断块等边际油田越来越多。边际油田通常储量规模小、动用难度大，单独开发经济性差，利用常规技术无法实现经济高效开发，同时受制于环保和航道等问题，因此需要对大位移钻井技术开展技术攻关。大位移井的特点就是井斜角大、水平位移大，也正因此，在大位移井大斜度、水平井段钻井过程中，岩屑易堆积形成岩屑床。岩屑床的形成会造成以下危害：

1.增加环空中固相的含量，环空间隙因此而变小，容易造成蹩泵。

2.钻具周围岩屑的增加，增大了黏附卡钻的可能性。

3.在钻具偏离井眼中心严重的区域，由于岩屑床的形成和存在，钻具的扭矩增大，上提、下放困难，造成钻压不能全部加在钻头上，钻井速度下降，影响整个施工。

4.岩屑床的存在会阻碍测试工具、测井仪器的下放，降低了作业成功率，严重时直接影响作业的进行；岩屑床的存在造成下套管、固井作业困难，并影响水泥的封固质量。

目前清除岩屑床的主要方法包括水力方法和机械方法：

1.水力方法主要包括：①增大环空返速；②优化钻井液流变性能；

2.机械方法主要包括：①钻井过程中如果有顶驱，则可利用边起钻边转动钻具的方法搅动岩屑床，达到清除岩屑床的目的；②如果没有顶驱，则采用定时、定井段的短程起下钻、划眼和分段循环等措施，在岩屑床较轻时，可利用短起下钻来清除岩屑床；如果岩屑床比较严重，则将短程起下钻和循环钻井液交替进行。如果效果不明显，则采取倒划眼和柔性钻具通井来改善井眼状况。

然而，现有的清除岩屑床的方法都有一定的局限性，具体如下：

1.水力方法：①增大环空返速，但是要在考虑现场设备承受能力的前提下，适当提高排量。由于现场机泵条件的限制，单靠增大排量来提高钻井液的携岩能力恐怕难以实现；②优化钻井液流变性能，但是目前条件下，钻井液还难以调整到能保持岩屑在钻井液中不下沉的程度。因此，岩屑携带率低，单靠调整钻井液性能还不能有效地消除岩屑床；

2.机械方法主要包括：①钻井过程中如果有顶驱，利用边起钻边转动钻具的方法；②如果没有顶驱，则采用定时、定井段的短程起下钻、划眼和分段循环等措施。但是这些方法都很耗时耗力，会在很大程度上影响最后的钻进效率。

3.上述的两个方案用于一般的大斜度井、水平井会有一定效果，但是在大位移井钻井过程中，岩屑床的危害明显大于大斜度井和水平井，使用上述方案无法完全清除岩屑床。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在岩屑携带率低、清除岩屑耗时耗力的问题，提供一种具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆及岩屑床清除装置，该具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆可以提高岩屑携带率，还可以对岩屑进行二次破碎，从而大幅提高现场作业效率，降低成本。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，包括：本体，所述本体的外周上设置有多个螺旋槽道，所述本体具有第一端和第二端，所述螺旋槽道自所述本体的第一端延伸至所述本体的第二端，所述螺旋槽道的横截面为三角形，所述螺旋槽道用于在所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆转动时驱动周围的钻井液形成紊流；V型棱状岩屑二次破碎器，所述V型棱状岩屑二次破碎器固定套设于所述本体，所述V型棱状岩屑二次破碎器包括多个叶片，所述叶片的纵截面呈V形，多个所述叶片沿所述本体的周向相互间隔地布置，相邻两个所述叶片之间形成V形的导槽。

进一步地，所述V型棱状岩屑二次破碎器的数量为多个，多个所述V型棱状岩屑二次破碎器沿所述本体的轴向相互间隔地布置。

进一步地，所述叶片的V形开口的方向与所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆的旋转方向相反。

进一步地，所述本体上还设置有多个螺旋翼，所述螺旋翼均自所述本体的第一端延伸至所述本体的第二端，相邻的两个所述螺旋翼之间形成所述螺旋槽道；优选地，所述螺旋翼为至少六个，所有所述螺旋翼均匀分布。

进一步地，所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆还包括：连接部，所述连接部设置在所述本体的两端，所述本体通过所述连接部与钻具连接；优选地，所述连接部与所述本体一体成型。

进一步地，所述连接部为圆柱体，所述连接部的外径大于所述本体的外径。

进一步地，所述连接部与所述本体的连接位置具有倾斜的过度面。

进一步地，所述连接部包括：螺纹母扣，所述螺纹母扣位于所述本体的第一端，所述螺纹母扣用于与所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆上方的钻具连接；螺纹公扣，所述螺纹公扣位于所述本体的第二端，所述螺纹公扣用于与所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆下方的钻具连接。

根据本实用新型的第二个方面，还公开了一种岩屑床清除装置，包括上述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆。

进一步地，所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆还包括相互匹配的螺纹公扣和螺纹母扣，所述螺纹公扣和所述螺纹母扣分别设置在所述本体的两端；所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆为多个，多个具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆依次连接，相邻的两个具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆的螺纹公扣与对应所述螺纹母扣连接。

本实用新型的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆通过上述技术方案，在本体的外周上设置多个螺旋槽道，而且螺旋槽道的横截面为三角形，在钻井过程中，上返的钻井液会流经螺旋槽道，由于具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆旋转，螺旋槽道会驱动周围的钻井液形成多个紊流漩涡，将岩屑卷起，携带出井口，提高岩屑的携带率，另外，通过设置V型棱状岩屑二次破碎器还可以对岩屑进行二次破碎，从而大幅提高现场作业效率，降低成本。

所述岩屑床清除装置与上述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆的结构示意图；

图2是本实用新型的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆的V型棱状岩屑二次破碎器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆的本体的剖面图。

图例：10、本体；11、螺旋槽道；12、螺旋翼；20、V型棱状岩屑二次破碎器；21、叶片；22、导槽；30、连接部；31、螺纹公扣；32、螺纹母扣。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型公开了一种具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，该钻杆用于钻进大位移井水平井段，该钻杆包括本体10，本体10的外周上设置有多个螺旋槽道11，本体10具有第一端和第二端，螺旋槽道11自本体10的第一端延伸至本体10的第二端，螺旋槽道11的横截面为三角形，螺旋槽道11用于在钻杆转动时驱动周围的钻井液形成紊流；该钻杆还包括V型棱状岩屑二次破碎器20，V型棱状岩屑二次破碎器20固定套设于本体10，V型棱状岩屑二次破碎器20包括多个叶片21，叶片21的纵截面呈V形，多个叶片21沿本体10的周向相互间隔地布置，相邻两个叶片21之间形成V形的导槽22。本实用新型的钻杆通过在本体10的外周上设置多个螺旋槽道11，而且螺旋槽道11的横截面为三角形，在钻井过程中，上返的钻井液会流经螺旋槽道11，由于钻杆旋转，螺旋槽道会驱动周围的钻井液形成多个紊流漩涡，将岩屑卷起，携带出井口，提高岩屑的携带率，另外，通过设置V型棱状岩屑二次破碎器20还可以对岩屑进行二次破碎，提高岩屑运移效率，从而大幅提高现场作业效率，降低成本。

其中，V型棱状岩屑二次破碎器20相较于其他形式的破碎器而言，其优点为：具有最大的切向速度场扰动能力，另外，对已经形成大的岩屑床的破坏作用效果更强。

在上述实施例中，叶片21在减小钻杆偏心的同时也可以对岩屑起到二次破碎的作用，实现一物两用的功能，并且，将多个叶片21均匀分布在V型棱状岩屑二次破碎器20的外周面上可以提高对岩屑的二次破碎效果。

为了进一步提高提高岩屑二次破碎效果，在本实用新型的一种实施例中，V型棱状岩屑二次破碎器20的数量为多个，多个V型棱状岩屑二次破碎器20沿本体10的轴向相互间隔地布置。

进一步地，叶片21的V形开口的方向与钻杆的旋转方向相反。这样设计的好处是：由于叶片21的开口方向与钻杆的旋转方向相反，叶片21会阻碍局部环空流场流动，但这种结构的叶片21在旋转时会对周围流场产生强烈的扰动，形成大量的漩涡，冲蚀已经形成的岩屑床。因此，V型棱状岩屑二次破碎器20对岩屑床具有更强的扰动能力，在破坏已形成岩屑床和抑制岩屑床形成方面具有更好的效果。

在上述实施例中，本体10上还设置有多个螺旋翼12，螺旋翼12均自本体10的第一端延伸至本体10的第二端，相邻的两个螺旋翼12之间形成螺旋槽道11。本实用新型的钻杆通过设置多个螺旋翼12，使螺旋翼12之间形成螺旋槽道11，从而实现对钻井液的搅动，形成稳流旋涡，与此同时，螺旋翼12还可以增加对岩屑床的破坏能力，可以更加有效地对岩屑床进行破坏。

在实际使用过程中，螺旋翼12的数量可以根据实际情况确定，但是为了提高搅动效果和破坏效果，螺旋翼12至少为六个，当然，也可以是八个或者十个，且所有螺旋翼12均匀分布。

在上述实施例中，钻杆还包括连接部30，连接部30设置在本体10的两端，本体10通过连接部30与钻具连接。本实用新型的钻杆通过设置连接部30，可以通过连接部30与其他钻具连接，需要说明的是，其他钻具可以其他的钻杆，也可以是其他钻具。

在上述实施例中，连接部30与本体10一体成型。本实用新型的钻杆的连接部30与本体10一体成型，不仅可以提高钻杆的整体强度，而且还可以减少工艺和组装步骤，节省时间成本。

在上述实施例中，连接部30为圆柱体，连接部30的外径大于本体10的外径。连接部30与本体10的连接位置具有倾斜的过度面。本实用新型的钻杆通过设置倾斜的过度面，可以减少钻井液的阻力，提高岩屑的携带率。

在上述实施例中，连接部30包括螺纹母扣32和螺纹公扣31，螺纹母扣32位于本体10的第一端，螺纹母扣32用于与钻杆上方的钻具连接；螺纹公扣31位于本体10的第二端，螺纹公扣31用于与钻杆下方的钻具连接。本实用新型的钻杆通过采用螺纹公扣31和螺纹母扣32，可以方便安装和拆卸，提高作业效率。

根据本实用新型的另一个实施例，还公开了一种岩屑床清除装置，包括上述的钻杆。

在本述实施例中，钻杆还包括相互匹配的螺纹公扣31和螺纹母扣32，螺纹公扣31和螺纹母扣32分别设置在本体10的两端；钻杆为多个，多个钻杆依次连接，相邻的两个钻杆的螺纹公扣31与对应螺纹母扣32连接。本实用新型的钻杆通过设置多个钻杆，可以根据进大位移井水平井段的距离增加或减少钻杆的数量，而且由于螺纹公扣31和螺纹母扣32之间相互匹配，使螺杆之间可以通过螺纹连接固定，方便安装和拆卸，而且可靠性高。

本实用新型的钻杆装置具有以下有益效果：

1.能够在更大范围内增强钻井液的紊流效果，可以将岩屑进行二次破碎，对于岩屑床有更强的破坏能力。

2.通过使用本实用新型，不用因为岩屑床的原因而频繁起下钻，大幅提高现场作业效率，降低成本。

3.不仅可以将岩屑床破坏，而且能够防止本实用新型通过岩屑床后，岩屑床的再次沉积。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，包括：

本体(10)，所述本体(10)的外周上设置有多个螺旋槽道(11)，所述本体(10)具有第一端和第二端，所述螺旋槽道(11)自所述本体(10)的第一端延伸至所述本体(10)的第二端，所述螺旋槽道(11)的横截面为三角形，所述螺旋槽道(11)用于在所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆转动时驱动周围的钻井液形成紊流；

V型棱状岩屑二次破碎器(20)，所述V型棱状岩屑二次破碎器(20)固定套设于所述本体(10)，所述V型棱状岩屑二次破碎器(20)包括多个叶片(21)，所述叶片(21)的纵截面呈V形，多个所述叶片(21)沿所述本体(10)的周向相互间隔地布置，相邻两个所述叶片(21)之间形成V形的导槽(22)。

2.根据权利要求1所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，所述V型棱状岩屑二次破碎器(20)的数量为多个，多个所述V型棱状岩屑二次破碎器(20)沿所述本体(10)的轴向相互间隔地布置。

3.根据权利要求1所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，

所述叶片(21)的V形开口的方向与所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆的旋转方向相反。

4.根据权利要求1所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，

所述本体(10)上还设置有多个螺旋翼(12)，所述螺旋翼(12)均自所述本体(10)的第一端延伸至所述本体(10)的第二端，相邻的两个所述螺旋翼(12)之间形成所述螺旋槽道(11)。

5.根据权利要求4所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，所述螺旋翼(12)为至少六个，所有所述螺旋翼(12)均匀分布。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆还包括：

连接部(30)，所述连接部(30)设置在所述本体(10)的两端，所述本体(10)通过所述连接部(30)与钻具连接。

7.根据权利要求6所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，所述连接部(30)与所述本体(10)一体成型。

8.根据权利要求6所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，

所述连接部(30)为圆柱体，所述连接部(30)的外径大于所述本体(10)的外径。

9.根据权利要求8所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，

所述连接部(30)与所述本体(10)的连接位置具有倾斜的过度面。

10.根据权利要求6所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆，其特征在于，

所述连接部(30)包括：

螺纹母扣(32)，所述螺纹母扣(32)位于所述本体(10)的第一端，所述螺纹母扣(32)用于与所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆上方的钻具连接；

螺纹公扣(31)，所述螺纹公扣(31)位于所述本体(10)的第二端，所述螺纹公扣(31)用于与所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆下方的钻具连接。

11.一种岩屑床清除装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆。

12.根据权利要求11所述的岩屑床清除装置，其特征在于，

所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆还包括相互匹配的螺纹公扣(31)和螺纹母扣(32)，所述螺纹公扣(31)和所述螺纹母扣(32)分别设置在所述本体(10)的两端；所述具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆为多个，多个具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆依次连接，相邻的两个具有V型棱状岩屑二次破碎器的钻杆的螺纹公扣(31)与对应所述螺纹母扣(32)连接。

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