CN217421096U - 一种岩屑床清除工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩屑床清除工具，包括：工具管体，工具管体的外壁上开设有第一储液槽，工具管体上还开设有两端分别导通工具管体的内腔及第一储液槽的引射孔，且引射孔沿着引射孔的入口到引射孔的出口方向，倾斜向上；扰流部，扰流部设置在工具管体外，且位于第一储液槽的下方，扰流部用于扰流，并将扰流后的液体输送至第一储液槽内。多相流体在流经扰流部时，扰流部干涉和扰动多相流体，从而防止由于长时间稳定流动造成岩屑沉积现象，起到机械清除岩屑床的作用。部分钻井液从引射孔高速喷射进入第一储液槽内，并在引射孔的出口处附近形成卷吸作用，使得位于扰流部中流速较低的多相流体在卷吸作用下加速向上流动，起到水力清除岩屑床的作用。

Description

一种岩屑床清除工具

技术领域

本实用新型涉及油气勘探、地质勘探、地热井开发工具技术领域，尤其涉及一种岩屑床清除工具。

背景技术

当前，定向水平钻探已经成为页岩油、页岩气、煤层气等非常规油气资源的主要开发技术手段之一。而在定向水平井钻井过程中，随着水平段长度的不断延伸，井底钻头破碎下的岩屑向上运移的难度不断加大，并且容易造成岩屑在井筒内的沉积，从而形成岩屑床，轻则影响钻压的传递效能、降低钻井时效，重则导致井下沉砂卡钻故障。

为此，研究人员开展了岩屑床清除工具的研发，并通过现场应用取得一定的效果，但受限于现有岩屑床清除工具普遍只采用旋流槽的单一机械扰动作用，使得在深层长水平段钻进过程中，岩屑床清除的效果受到了一定的制约。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种岩屑床清除工具，以降低岩屑沉积形成岩屑床的风险。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种岩屑床清除工具，包括：

工具管体，所述工具管体的外壁上开设有第一储液槽，所述工具管体上还开设有两端分别导通所述工具管体的内腔及所述第一储液槽的引射孔，且所述引射孔沿着所述引射孔的入口到所述引射孔的出口方向，倾斜向上；

扰流部，所述扰流部设置在所述工具管体外，且位于所述第一储液槽的下方，所述扰流部用于扰流，并将扰流后的液体输送至所述第一储液槽内。

在一个具体实施方案中，所述扰流部包括开设在所述工具管体外的旋流槽，且所述旋流槽的两端分别连通所述扰流部下方的钻井液及所述第一储液槽。

在另一个具体实施方案中，所述旋流槽为沿着所述工具管体的长度方向设置的人字形槽；

和/或

所述旋流槽的个数至少为2个，且沿着所述工具管体的轴线环形均布在所述工具管体的外壁上。

在另一个具体实施方案中，所述扰流部还包括连通槽；

所述连通槽连通相邻所述旋流槽。

在另一个具体实施方案中，所述连通槽的个数为多个，且呈交叉网状设置在所述工具管体的外壁上。

在另一个具体实施方案中，所述工具管体的外壁上还开设有第二储液槽；

所述第二储液槽位于所述扰流部的下方，且与所述旋流槽连通。

在另一个具体实施方案中，所述引射孔的个数至少为2个，且沿着所述工具管体周向与所述旋流槽间隔设置。

在另一个具体实施方案中，所述引射孔与所述工具管体的轴心线所成夹角大于0°，且小于或者等于45°。

在另一个具体实施方案中，所述岩屑床清除工具还包括设置在所述工具管体的外壁上的第一耐磨带；

所述第一耐磨带位于所述第一储液槽的上方，且所述第一耐磨带的外径大于所述扰流部的外径。

在另一个具体实施方案中，所述岩屑床清除工具还包括设置在所述工具管体的外壁上的第二耐磨带；

所述第二耐磨带位于所述第二储液槽的下方，且所述第二耐磨带的外径大于所述扰流部的外径。

根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。

不限于任何理论，从以上公开内容可以看出，本实用新型提供的岩屑床清除工具，使用时，将工具管体的顶端与钻具连接，将岩屑床清除工具下放至需要清除岩屑的位置处，启动钻具，钻具带动岩屑床清除工具旋转，进而使得井底返出的岩屑和钻井液形成的多相流体进入工具管体底端与井壁之间的环空间隙。多相流体在流经扰流部时，扰流部干涉和扰动多相流体，原先较为稳定的多相流体流动特性发生破坏，让多相流体中受重力影响较大的岩屑颗粒重新分散在钻井液中，从而防止由于长时间稳定流动造成岩屑沉积现象，起到机械清除岩屑床的作用。与此同时，钻井液在屑床清除工具内部流动时，由于引射孔与管具管体的中心通道连通，使得部分钻井液可以直接从引射孔高速喷射进入第一储液槽内，并在引射孔的出口处附近形成卷吸作用，使得位于扰流部中流速较低的多相流体在卷吸作用下加速向上流动，有效增加多相流体的动能，从而起到水力清除岩屑床的作用。因此，在机械扰动和水力引射联合作用下，多相流体在第一储液槽重新分散、混合，并向上加速流动，有效避免岩屑由于流线稳定、流速平缓而形成的沉积现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的岩屑床清除工具的剖视结构示意图；

图2为图1的A-A剖视结构示意图；

图3为图1的B-B剖视结构示意图。

其中，图1-图3中：

岩屑床清除工具1000、工具管体100、第一储液槽101、引射孔102、扰流部200、旋流槽201、连通槽202、第二储液槽103、第一耐磨带300、第二耐磨带400。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本实用新型公开内容更清楚透彻的理解，其中下方等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

可以理解，这里所用的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本实用新型。在这里使用时，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“”也旨在包括复数形式。进一步地，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表明特征、整体、步骤、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、元件、组件和/或其组合的存在或增加。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

如图1-图3所示，本实用新型公开了一种岩屑床清除工具1000，用于降低岩屑沉积形成岩屑床的风险。

具体地，岩屑床清除工具1000包括工具管体100和扰流部200，工具管体100为圆管，且工具管体100的顶端内壁设置有与钻具等连接的内螺纹，工具管体100的底端外壁设置有外螺纹，以与其它部件连接。需要说明的是，在工具管体100的顶端设置内螺纹，底端设置外螺纹仅是本实用新型的一个具体实施方式，在实际应用中，也可以设置工具管体100的顶端设置外螺纹，底端设置内螺纹等，也可以是其它的连接方式。

工具管体100的外壁上开设有第一储液槽101，具体地，第一储液槽101为环形槽。

工具管体100上还开设有两端分别导通工具管体100的内腔及第一储液槽101的引射孔102，且引射孔102沿着引射孔102的入口到引射孔102的出口方向，倾斜向上，便于将进入工具管体100内的钻井液喷射出去。

需要说明的是，引射孔102的个数不限，具体根据需要进行设定。

扰流部200设置在工具管体100外，且位于第一储液槽101的下方，扰流部200用于扰流，并将扰流后的液体输送至第一储液槽101内。

为了便于加工制造，扰流部200与工具管体100一体成型连接，需要说明的是，扰流部200与工具管体100一体成型连接仅是本实用新型的一个具体实施方式，在实际应用中，也可以设置扰流部200与工具管体100焊接等。

本实用新型使用时，多相流体在流经扰流部200时，扰流部200干涉和扰动多相流体，原先较为稳定的多相流体流动特性发生破坏，让多相流体中受重力影响较大的岩屑颗粒重新分散在钻井液中，从而防止由于长时间稳定流动造成岩屑沉积现象，起到机械清除岩屑床的作用。与此同时，钻井液在屑床清除工具内部流动时，由于引射孔102与管具管体的中心通道连通，使得部分钻井液可以直接从引射孔102高速喷射进入第一储液槽101内，并在引射孔102的出口处附近形成卷吸作用，使得位于扰流部200中流速较低的多相流体在卷吸作用下加速向上流动，有效增加多相流体的动能，从而起到水力清除岩屑床的作用。因此，在机械扰动和水力引射联合作用下，多相流体在第一储液槽101重新分散、混合，并向上加速流动，有效避免岩屑由于流线稳定、流速平缓而形成的沉积现象。

在一些实施例中，扰流部200包括开设在工具管体100外的旋流槽201，且旋流槽201的两端分别连通扰流部下方的流体及第一储液槽101，流体经过旋流槽201的旋流进入第一储液槽101内。

进一步地，本实用新型公开了旋流槽201为沿着工具管体100的长度方向设置的人字形槽，需要说明的是，旋流槽201的形状不限于为上述形状，也可以是螺旋槽等。

进一步地，本实用新型公开了旋流槽201的个数至少为2个，且沿着工具管体100的轴线环形均布在工具管体100的外壁上。

为了加强相邻旋流槽201内多相流体的相互连通作用，让旋流槽201内流场的干涉扰动效果更明显，本实用新型公开了扰流部200还包括连通槽202，连通槽202连通相邻旋流槽201。

进一步地，本实用新型公开了连通槽202的个数为多个，且呈交叉网状设置在工具管体100的外壁上，进一步提高扰动效果。

在一些实施例中，工具管体100的外壁上还开设有第二储液槽103，第二储液槽103位于扰流部200的下方，且与旋流槽201连通。

多相流体先进入第二储液槽103内，由于第二储液槽103的外径减小，使得多相流体的流速有所降低，使得原先较为稳定的多相流体流动特性发生破坏，让多相流体中受重力影响较大的岩屑颗粒重新分散在钻井液中，从而防止由于长时间稳定流动造成岩屑沉积现象，起到机械清除岩屑床的作用。

需要说明的是，第二储液槽103的个数不限，可以设置为2个或者2个以上。

在一些实施例中，引射孔102的个数至少为2个，且沿着工具管体100周向与旋流槽201间隔设置。具体地，引射孔102的个数与旋流槽201的个数相等，且交错分布。

在一些实施例中，引射孔102与工具管体100的轴心线所成夹角θ大于0°，且小于或者等于45°。需要说明的是，引射孔102与工具管体100的轴心线所成夹角的范围不限于为上述范围值，在实际应用中，也可以根据需要进行设定。

在一些实施例中，岩屑床清除工具1000还包括设置在工具管体100的外壁上的第一耐磨带300。

第一耐磨带300位于第一储液槽101的上方，且第一耐磨带300的外径大于扰流部200的外径，避免磨损扰流部200。

为了便于加工制造，第一耐磨带300与工具管体100一体成型连接，需要说明的是，第一耐磨带300与工具管体100一体成型连接仅是本实用新型的一个具体实施方式，在实际应用中，也可以设置第一耐磨带300与工具管体100焊接等。

在一些实施例中，岩屑床清除工具1000还包括设置在工具管体100的外壁上的第二耐磨带400，第二耐磨带400位于第二储液槽103的下方，且第二耐磨带400的外径大于扰流部200的外径，避免磨损扰流部200。

为了便于加工制造，第二耐磨带400与工具管体100一体成型连接，需要说明的是，第二耐磨带400与工具管体100一体成型连接仅是本实用新型的一个具体实施方式，在实际应用中，也可以设置第二耐磨带400与工具管体100焊接等。

本实用新型提供的岩屑床清除工具1000在井底工作时，井底返出的岩屑和钻井液形成的多相流体从工具管体100的底端开始流经工具管体100与井壁之间的环空间隙。多相流体首先进入第二储液槽103内，由于第二储液槽103的外径减小，多相流体的流速有所降低，当多相流体向上流动至扰流部200时，在旋流槽201的流道干涉和扰动作用下，原先较为稳定的多相流体流动特性发生破坏，让多相流体中受重力影响较大的岩屑颗粒重新分散在钻井液中，从而防止由于长时间稳定流动造成岩屑沉积现象，起到机械清除岩屑床的作用，这其中，连通槽202还可以加强相邻人旋流槽201内多相流体的相互连通作用，让槽内流场的干涉扰动效果更明显。与此同时，钻井液在工具管体100的内部流动时，由于引射孔102与工具管体100的中心通道连通，使得部分钻井液可以直接从引射孔102高速喷射进入第一储液槽101，并在引射孔102出口处附近形成卷吸作用，使得位于扰流部200及第二储液槽103中流速较低的多相流体在卷吸作用下加速向上流动，有效增加多相流体的动能，从而起到水力清除岩屑床的作用。因此，在机械扰动和水力引射联合作用下，多相流体在第二储液槽103内重新分散、混合，并向上加速流动。由此可见，岩屑床清除工具1000在岩屑运移过程中，发挥着“搅拌器+加速器”的双重作用，有效避免岩屑由于流线稳定、流速平缓而形成的沉积现象。

本实用新型具有如下有益效果：

(1)实用新型具有机械扰动+水力引射的功能效果，可以提高多相流体流动特性的干涉和加速作用，有效防止岩屑沉积形成岩屑床的现象；

(2)本实用新型内部引射孔102与工具管体100的轴线夹角小，可以形成强烈的引射和卷吸作用，同时又避免了直接对井壁的冲蚀和破坏；

(3)本实用新型两端的第一耐磨带300和第二耐磨带400的外径均大于扰流部200的外径，有效提高工具的使用效果、延长工作寿命。

需要说明的是，本实用新型中表示方位的词，例如，上、下、顶端或者底端等均是以岩屑床清除工具1000使用时的方向进行的设定，仅为了表述的方便，并不具有其它特定含义。

还需要说明的是，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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对实施例的多种修改对本领域的专业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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种岩屑床清除工具，其特征在于，包括：

工具管体，所述工具管体的外壁上开设有第一储液槽，所述工具管体上还开设有两端分别导通所述工具管体的内腔及所述第一储液槽的引射孔，且所述引射孔沿着所述引射孔的入口到所述引射孔的出口方向，倾斜向上；

扰流部，所述扰流部设置在所述工具管体外，且位于所述第一储液槽的下方，所述扰流部用于扰流，并将扰流后的液体输送至所述第一储液槽内。

2.根据权利要求1所述的岩屑床清除工具，其特征在于，所述扰流部包括开设在所述工具管体外的旋流槽，且所述旋流槽的两端分别连通所述扰流部下方的流体及所述第一储液槽。

3.根据权利要求2所述的岩屑床清除工具，其特征在于，所述旋流槽为沿着所述工具管体的长度方向设置的人字形槽；

和/或

所述旋流槽的个数至少为2个，且沿着所述工具管体的轴线环形均布在所述工具管体的外壁上。

4.根据权利要求3所述的岩屑床清除工具，其特征在于，所述扰流部还包括连通槽；

所述连通槽连通相邻所述旋流槽。

5.根据权利要求4所述的岩屑床清除工具，其特征在于，所述连通槽的个数为多个，且呈交叉网状设置在所述工具管体的外壁上。

6.根据权利要求5所述的岩屑床清除工具，其特征在于，所述工具管体的外壁上还开设有第二储液槽；

所述第二储液槽位于所述扰流部的下方，且与所述旋流槽连通。

7.根据权利要求2所述的岩屑床清除工具，其特征在于，所述引射孔的个数至少为2个，且沿着所述工具管体周向与所述旋流槽间隔设置。

8.根据权利要求2所述的岩屑床清除工具，其特征在于，所述引射孔与所述工具管体的轴心线所成夹角大于0°，且小于或者等于45°。

9.根据权利要求2-8中任意一项所述的岩屑床清除工具，其特征在于，还包括设置在所述工具管体的外壁上的第一耐磨带；

所述第一耐磨带位于所述第一储液槽的上方，且所述第一耐磨带的外径大于所述扰流部的外径。

10.根据权利要求6所述的岩屑床清除工具，其特征在于，还包括设置在所述工具管体的外壁上的第二耐磨带；

所述第二耐磨带位于所述第二储液槽的下方，且所述第二耐磨带的外径大于所述扰流部的外径。

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