CN216381277U - 一种岩屑床清除器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩屑床清除器，涉及石油钻采新工具技术领域，该装置包括：上螺旋体，其上设有至少一个上螺旋槽；下螺旋体，其直接或间接与所述上螺旋体相连，所述下螺旋体上设有至少一个下螺旋槽，所述下螺旋槽与所述上螺旋槽旋向相反。本实用新型实施例中的在上下两个螺旋体上分别设置两组螺旋方向相反的螺旋槽，使得清除器旋转以搅动井下的钻井液时，上部的钻孔液和下部的钻孔液旋转方向正好相反，以形成涡流，使钻孔液流动时造成更大的冲击力以携带堆积的岩屑。通过改变流体流场，使得携带堆积岩屑的钻孔液从槽中顺利流过。该设计辅助钻井液返排的同时，也清除了井眼内堆积岩屑。

Description

一种岩屑床清除器

技术领域

本实用新型涉及石油钻采新工具技术领域，具体涉及一种岩屑床清除器。

背景技术

随着非常规油气开发逐渐成为主流，作为非常规油气田高效开发工程中的关键技术之一，大位移井技术近些年来被广泛应用于海上及滩海油气田钻完井及油气开采领域。但大位移井技术存在井眼净化问题，该问题一直是制约大位移钻井提速提效和安全生产的主要问题之一。

井眼净化问题的起因是由于钻孔过程中产生的岩屑颗粒得不到及时的清理而导致堆积。堆积成的岩屑床增加了井下的摩阻，使井下工具在使用时容易磨损报废，且岩屑堆积还会导致钻压传递困难，产生拖压现象，影响钻井进度。同时钻井的钻具在反复研磨、碾压岩屑时，小体积的岩屑会进入钻井液中导致使钻井液性能恶化，如果不及时排出，会导致钻速降低，抽汲压力增大。严重时还可能导致卡钻、侧钻或井眼报废等严重事故。一些实施例中，从业人员采用岩屑清除器搅动钻井液并将其中的岩屑从其上的排屑通道排出。但申请人发现现有技术中的岩屑床清除工具作为井眼清洁工具长时间与岩屑接触，经常会有岩屑附着其上影响其自身的运作，所以岩屑清除工具在实际工作中经常会因为钻井液冲击力不足造成排屑通道堵塞失效的问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种岩屑床清除器。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：提供一种岩屑床清除器，其包括：

中段机构，其通过旋转以搅动井下的钻孔液；

上螺旋体，其设于所述中段机构的前端，所述上螺旋体上设有至少一个上螺旋槽；

下螺旋体，其设于所述中段机构的后端，所述下螺旋体上设有至少一个下螺旋槽，所述下螺旋槽与所述上螺旋槽旋向相反。

一些实施例中，所述中段机构包括：

筒状本体，其两端分别与所述上螺旋体和下螺旋体相连；至少一个直棱，所述直棱设于所述筒状本体上，所述筒状本体可通过旋转以使所述直棱搅动井下的钻孔液。

一些实施例中，所述直棱与井壁相对的一面设有保径齿，所述保径齿为弧形结构。

一些实施例中，所述保径齿为金刚石复合片，所述保径齿镶嵌在所述直棱上。

一些实施例中，所述上螺旋体与下螺旋体的轴向长度相等。

一些实施例中，所述上螺旋体上设有切削齿，所述切削齿为锥形结构。

一些实施例中，所述切削齿为金刚石复合片，所述切削齿镶嵌在所述上螺旋体上。

一些实施例中，所述上螺旋槽两侧的棱边上设有耐磨层。

一些实施例中，所述上螺旋槽与所述下螺旋槽的表面均设有镀铬层。

一些实施例中，所述上螺旋体上设有三条所述上螺旋槽；所述下螺旋体上设有三条所述下螺旋槽。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型实施例中的在上下两个螺旋体上分别设置两组螺旋方向相反的螺旋槽，使得清除器旋转以搅动井下的钻井液时，上部的钻孔液和下部的钻孔液旋转方向正好相反，以形成涡流，使钻孔液流动时造成更大的冲击力以携带堆积的岩屑。通过改变流体流场，使得携带堆积岩屑的钻孔液从槽中顺利流过。该设计辅助钻井液返排的同时，也清除了井眼内堆积岩屑。

(2)本实用新型实施例中通过设置切削齿和保径齿能够有效的切削岩屑堆积区域，提高耐磨性，返修频率低，有效保证井眼尺寸。

(3)本实用新型实施例中设置多个槽使得在钻井液流场中可通过多个通道携带岩屑从槽排除，壁面单一通道因意外被堵塞，很大程度保证了整个钻井处在一个高效安全的作业环境中。

(4)本实用新型实施例中的该岩屑床清除器螺旋体棱边敷焊有耐磨合金，能够大幅度增强耐磨性，提高使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本实用新型实施例中岩屑床清除器的正视图；

图2为本实用新型实施例中岩屑床清除器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中中段机构的局部示意图；

图4为本实用新型实施例中上螺旋体的局部示意图。

图中：1、中段机构；11、直棱；12、筒状本体；2、上螺旋体；21、上螺旋槽；22、棱边；3、下螺旋体；31、下螺旋槽；4、保径齿；5、切削齿。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，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的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。

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。如图1和图3、图4所示，本申请提供一种岩屑床清除器的具体实施例，其包括：中段机构1、上螺旋体2和下螺旋体3；

中段机构1，其通过旋转以搅动井下的钻孔液；上螺旋体2，其设于所述中段机构1的前端，其上设有至少一个上螺旋槽21；下螺旋体3，其设于所述中段机构1的后端，其上设有至少一个下螺旋槽31，所述下螺旋槽31与所述上螺旋槽21旋向相反。

值得说明的是，如图1和图2所示，岩屑床清除器的外形可以是一个杆状结构。当操作岩屑床清除器在井下旋转时候，中段机构1会带动钻孔液流动。而上下螺旋体因为其上设有旋向正好相反的上螺旋槽21和下螺旋槽31，所以上、下部分的钻孔液会按照不同的方向流动。因此，中段机构1与上螺旋槽21和下螺旋槽31配合产生造涡现象。本方案通过改变流体的流场，使得井下钻孔液流动的冲击力更强。这不仅有利于钻井液反排，而且还能清除井眼内堆积的岩屑。降低下钻的阻力，并减少卡钻、拖压等问题的发生频率。

一些实施例中，上螺旋体2和下螺旋体3以中段机构1为中心对称设置。上螺旋体2和下螺旋体3轴向长度相等。

具体地，所述中段机构1设有至少一个直棱11，所述中段机构1可驱动所述直棱11旋转以搅动所述钻孔液。上述中段机构1采用了直棱叶片结构。直棱11作为搅动件，相邻直棱11之间设有空隙也可以方便岩屑通过。可理解的是，中段机构1的直棱11作为搅动叶片，上下螺旋体虽然也具备搅动功能，但因其径向长度不等其搅动效果没有径向保持一致的直棱11效果好。

优选地，所述中段机构1的直棱上与井壁相对的一面设有保径齿4。保径齿4是用来防止保径部位(即直棱叶片结构)磨损，保证搅动所用的直棱叶片尺寸不受旋转磨擦影响。

具体地，保径齿4与井壁相对的一侧为弧形结构。所述保径齿4可采用金刚石复合片，所述保径齿4可采用镶嵌或焊接的方式与所述直棱11连接。如此设计耐磨性能好，保径能力强，返修取齿较为方便。

可以理解的是，所述上螺旋体2和下螺旋体3上均设有切削齿5.切削齿5一般为锥形结构，优选地采用金刚石复合片制作而成。本方案中切削齿5作为清除器的主要研磨结构，钻井过程中具有修正井壁，保证井眼尺寸的功能，同时该结构设计具有切入能力强，抗冲击性好，不易冲蚀的特点。

可以理解的是，切削齿5在作为物理切削件，其径向长度应大于保径齿4。保径齿4仅作为防护筒状本体12的防护结构，当中段机构1与岩屑接触时会优先磨损保径齿4。

当然了，切削齿5.可采用镶嵌的方式或者焊接方式与螺旋体连接。

优选地，上螺旋槽21和下螺旋槽31两侧的棱边22上设有耐磨层。同样，耐磨层一般采用耐磨合金，将耐磨合金敷焊在棱边22与井壁相对的一面。耐磨层也是为保护上螺旋体2和下螺旋体3，使其在工作时不至于磨损严重，导致清除器使用寿命缩短或提前报废。

可以理解的是，上螺旋槽21与所述下螺旋槽31的表面均设有镀铬层。镀铬层可提高槽表面抗侵蚀能力以延长清除器的使用寿命，且减少槽内的磨擦阻力，方便岩屑的通过。

值得说明的是，上螺旋体2上设有三条所述上螺旋槽21；所述下螺旋体3上设有三条所述下螺旋槽31。提升排屑通道数量，防止岩屑返排时在工具上形成泥包或堵塞。

本申请的岩屑床清除器在使用时可适应各种井下环境，既可以在水平方向使用也可以竖直使用。

值得说明的是，钻井过程中需要不断的置换井内的钻井液，使井内与井外的钻井液不断循环。但钻井液中沉积的岩屑难以随钻井液一起排出，井下的岩屑容易沉积在井内形成岩屑床。本申请的岩屑床清除器设有具有更大径向长度的切削齿5，以作为井壁物理切削手段。而上下螺旋体的设置形成的涡流现象，使得井内钻井液的流体流速迅速增大，这对岩屑床清除器周围的岩屑可产生更强烈的冲洗作用；流体的旋流运动和速度的增加都会增强岩屑床清除器周围液流的紊流程度，这都使得钻井液携岩和清岩的能力得以迅速提高。所以本申请具有水力、机械双作用破坏及清除岩屑床的优点。

使用时，本申请中岩屑床清除器中段的中段机构1、上螺旋体2、下螺旋体3，作为一个整体件在井下开始旋转。中段机构1的筒状本体12上的直棱11通过旋转搅动钻井液。同时，上螺旋体2和下螺旋体3，上设有旋向相反的螺旋槽。这导致岩屑床清除器旋转时上下部位水流流向相反，在井下形成涡流，以使得井下的岩屑更容易随着钻井液被置换出井外。

综上所述，本实用新型实施例中的在上下两个螺旋体上分别设置两组螺旋方向相反的螺旋槽，使得清除器旋转以搅动井下的钻井液时，上部的钻孔液和下部的钻孔液旋转方向正好相反，以形成涡流，使钻孔液流动时造成更大的冲击力以带动井下的岩屑。上下螺旋槽不仅可以改变流体流场，还给携带堆积岩屑的钻孔液提供了顺畅的排出通道。该设计辅助钻井液返排的同时，也清除了井眼内堆积岩屑。本实用新型实施例中通过设置切削齿和保径齿能够有效的切削岩屑堆积区域，提高耐磨性，返修频率低，有效保证井眼尺寸。本实用新型实施例中设置多个槽使得在钻井液流场中可通过多个通道携带岩屑从槽排除，壁面单一通道因意外被堵塞，很大程度保证了整个钻井处在一个高效安全的作业环境中。本实用新型实施例中的该岩屑床清除器螺旋体棱边敷焊有耐磨合金，能够大幅度增强耐磨性，提高使用寿命。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种岩屑床清除器，其特征在于，包括：

中段机构(1)，其通过旋转以搅动井下的钻孔液；

上螺旋体(2)，其设于所述中段机构(1)的前端，所述上螺旋体(2)上设有至少一个上螺旋槽(21)；

下螺旋体(3)，其设于所述中段机构(1)的后端，所述下螺旋体(3)上设有至少一个下螺旋槽(31)，所述下螺旋槽(31)与所述上螺旋槽(21)旋向相反。

2.如权利要求1所述的岩屑床清除器，其特征在于，所述中段机构(1)包括：

筒状本体(12)，其两端分别与所述上螺旋体(2)和下螺旋体(3)相连；

至少一个直棱(11)，所述直棱(11)设于所述筒状本体(12)上，所述筒状本体(12)可通过旋转以使所述直棱(11)搅动井下的钻孔液。

3.如权利要求2所述的岩屑床清除器，其特征在于：

所述直棱(11)与井壁相对的一面设有保径齿(4)，所述保径齿(4)为弧形结构。

4.如权利要求3所述的岩屑床清除器，其特征在于：

所述保径齿(4)为金刚石复合片，所述保径齿(4)镶嵌在所述直棱(11)上。

5.如权利要求1所述的岩屑床清除器，其特征在于：所述上螺旋体(2)与下螺旋体(3)的轴向长度相等。

6.如权利要求1所述的岩屑床清除器，其特征在于：

所述上螺旋体(2)上设有切削齿(5)，所述切削齿(5)为锥形结构。

7.如权利要求6所述的岩屑床清除器，其特征在于：

所述切削齿(5)为金刚石复合片，所述切削齿(5)镶嵌在所述上螺旋体(2)上。

8.如权利要求1所述的岩屑床清除器，其特征在于：所述上螺旋槽(21)两侧的棱边(22)上设有耐磨层。

9.如权利要求1所述的岩屑床清除器，其特征在于：所述上螺旋槽(21)与所述下螺旋槽(31)的表面均设有镀铬层。

10.如权利要求1所述的岩屑床清除器，其特征在于：所述上螺旋体(2)上设有三条所述上螺旋槽(21)，所述下螺旋体(3)上设有三条所述下螺旋槽(31)。

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