CN218816239U - 钻井用通划一体化工具 - Google Patents

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黄志安
周晓俊
王冰冰
刘小龙
王委
李志兵
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Abstract

本实用新型公开了一种钻井用通划一体化工具,包括钻杆本体,沿钻杆本体轴线设有钻杆中心孔,钻杆中心孔的上端设有与上方钻铤旋接的锥形母扣,钻杆本体的中段外周设有三个直条棱,三个直条棱的轴线相位相差120°,所述钻杆本体的重心偏离其轴线,各直条棱的上部分别设有上小下大的上锥面,各直条棱的下部分别设有上大下小的下锥面,三个直条棱的外壁所在圆周的直径为d1,井眼直径为D,d1=(0.92~0.95)D,各直条棱的外壁均匀分布有多个直条棱保径齿;各下锥面切削井壁的边沿分别设有正划眼齿,各上锥面切削井壁的边沿分别设有倒划眼齿;钻杆本体的下端旋接有通划钻头,通划钻头的直径为d2,d2=(0.75~0.8)d1。该钻井用通划一体化工具的划眼效率高、且不易出新眼。

Description

钻井用通划一体化工具
技术领域
本实用新型涉及一种钻井用通划一体化工具,属于油田钻井工具技术领域。
背景技术
石油钻井施工中,常遇到地层垮塌、缩径,造成钻具、套管无法正常通过,严重时会导致卡钻、卡套管、出现新井眼等情况发生。据统计,目前超过80%的卡钻,都是因为地层垮塌或缩径造成的。地层垮塌概括起来主要有三方面原因,一是地层本身破碎,当钻头钻开形成井眼后,地层应力释放,导致垮塌;二是地层有微裂缝且对水很敏感,水进入微裂缝后,岩石吸水极易膨胀,导致内部应力过高,只能向钻开的井筒内释放,导致垮塌;三是钻具碰撞井壁、开泵过猛造成的激动压力过大、憋泵等,人为原因造成垮塌。
缩径一般发生在地层较软、塑性较好的井段,主要原因有两个,一是井筒周围地层吸水向井筒膨胀,导致缩径;二是如盐膏层等特殊岩性,只要被打开,就会在自身特性下,向井筒内蠕动形变,导致缩径。
为降低地层垮塌、缩径带来的卡钻及出现新井眼风险,需要进行划眼作业。因此,也产生了多种划眼工具,如领眼公锥、反循环打捞篮及其它划眼工具等。在作业过程中存在如下问题:
(1)划眼速度慢:主要原因是领眼公锥不具备破岩功能,只能通过循环的方式带出垮塌物,当垮塌物数量多、体积大时,通过循环携带效果不佳;反循环打捞篮通过反循环的方式,把井下掉块冲到打捞筒内,但由于筒内容积有限,捞满后需起钻取出掉块,再次下井打捞,因此,所垮塌井段较长、掉块较多,处理时间会很长;
(2)易出新井眼:钻头在划遇台阶、垮塌物完全封堵井眼通道、小井眼井段及有井斜变化率较大的井段时,因为钻具组合、地层可钻性及划眼参数等多方面因素,很容易出新井眼;
(3)还有许多专用划眼工具由于结构等原因容易泥包或使用寿命短,易损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于,克服现有技术中存在的应对地层垮塌、缩径时划眼速度慢、易出新井眼、井眼扩孔及修正井壁效率低的问题,提供一种钻井用通划一体化工具,划眼效率高、且不易出新眼。
为解决以上技术问题,本实用新型的一种钻井用通划一体化工具,包括钻杆本体,沿钻杆本体轴线设有钻杆中心孔,所述钻杆中心孔的上端设有与上方钻铤旋接的锥形母扣,所述钻杆本体的中段外周设有三个直条棱,三个直条棱的轴线相位相差120°,所述钻杆本体的重心偏离其轴线,各直条棱的上部分别设有上小下大的上锥面,各直条棱的下部分别设有上大下小的下锥面,三个直条棱的外壁所在圆周的直径为d1,井眼直径为D,d1=(0.92~0.95)D,各直条棱的外壁均匀分布有多个直条棱保径齿;各下锥面切削井壁的边沿分别设有正划眼齿,各上锥面切削井壁的边沿分别设有倒划眼齿;所述钻杆本体的下端旋接有通划钻头,所述通划钻头的直径为d2,d2=(0.75~0.8)d1。
作为本实用新型的改进,其中第一直条棱的宽度为另外两个直条棱宽度的两倍。
作为本实用新型的进一步改进,第一直条棱的宽度为60mm,第二、第三直条棱宽度为30mm。
作为本实用新型的进一步改进,所述直条棱的外壁均高出钻杆本体26.5mm。
作为本实用新型的进一步改进,所述直条棱保径齿为水滴形保径齿,所述水滴形保径齿的尖状头部朝向切削井壁的方向,所述水滴形保径齿的尾部为直径为13mm的圆形。
作为本实用新型的进一步改进,高度方向相邻两排直条棱保径齿呈正三角形分布,相邻直条棱保径齿的中心距均为44mm。
作为本实用新型的进一步改进,第一直条棱上的直条棱保径齿沿长度方向设有三列,另外两个直条棱上的直条棱保径齿沿长度方向设有两列。
作为本实用新型的进一步改进,各所述直条棱切削井壁的边沿分别设有直条棱划眼齿。
作为本实用新型的进一步改进,所述通划钻头的冠状底部不对称分布有五条切削棱,各切削棱的外壁及切削井底的边沿分别分布有钻头切削齿,相连切削棱之间分别设有喷孔,各喷孔中分别安装有脉冲喷嘴,各喷孔的内端口分别与所述钻杆中心孔相贯通。
作为本实用新型的进一步改进,所述钻杆本体的外径为Φ159mm,述钻杆中心孔的孔径为Φ71mm,三个直条棱外壁所在圆周的直径为Φ212mm,所述通划钻头的直径为Φ165mm,所述上锥面与下锥面的母线与钻杆本体外壁之间的夹角均为15°;各所述直条棱的轴向长度均为0.4m,所述通划钻头的轴向高度为0.2m。
相对于现有技术,本实用新型取得了以下有益效果:采用本钻井用通划一体化工具,可以有效提高划眼速度、降低出新眼几率,应用后可显著降低垮塌、缩径井段的处理时间,可节约大量的钻井费用,取得具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明,附图仅提供参考与说明用,非用以限制本实用新型。
图1为本实用新型钻井用通划一体化工具实施例一的主视图;
图2为图1的俯视图;
图3为图1的仰视图;
图4为图1的立体图;
图5为本实用新型钻井用通划一体化工具实施例二的主视图;
图6为图5的立体图。
图中:1.锥形母扣;2.钻杆本体;3.上锥面;3a.倒划眼齿;4.直条棱;4a.直条棱保径齿;4b.直条棱划眼齿;5.下锥面;5a.正划眼齿;6.通划钻头;6a.切削棱;6b.钻头切削齿;6c.喷孔。
具体实施方式
在本实用新型的以下描述中,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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,而不是指装置必须具有特定的方位。
如图1至图4所示,本实用新型的钻井用通划一体化工具包括钻杆本体2和通划钻头6,沿钻杆本体轴线设有钻杆中心孔,钻杆中心孔的上端设有锥形母扣1,通过锥形母扣1与上方钻铤旋接。钻杆本体2的中段外周设有三个直条棱4,三个直条棱4的轴线相位相差120°,直条棱4的外壁均高出钻杆本体26.5mm。各直条棱4的上部分别设有上小下大的上锥面3,各直条棱4的下部分别设有上大下小的下锥面5,三个直条棱4的外壁所在圆周的直径为d1,井眼直径为D,d1=(0.92~0.95)D,各直条棱4的外壁均匀分布有多个直条棱保径齿4a;各下锥面5切削井壁的边沿分别设有正划眼齿5a,各上锥面3切削井壁的边沿分别设有倒划眼齿3a;钻杆本体2的下端旋接有通划钻头6,通划钻头6的直径为d2,d2=(0.75~0.8)d1。
本钻井用通划一体化工具是作为一个整体,通划钻头6外径比本体直径略大,三个直条棱4所在圆的直径比原井眼直径略小、但比通划钻头直径大的多。在划眼时,直条棱4在通划钻头6上部,起到扶正的作用;通划钻头直径比原井眼直径小得多,且上部有直条棱4的扶正,因此通划钻头6居中程度更好,不易偏向井壁一侧,这样极大的减小了划出新井眼的风险。
其中第一直条棱的宽度为另外两个直条棱宽度的两倍。例如第一直条棱的宽度为60mm,第二、第三直条棱宽度为30mm。这样在旋转时,由于重心不在中轴线上,可以产生一个偏心力,在该偏心力作用下,修复的井筒直径更大,划眼效果更好。
直条棱保径齿4a为水滴形保径齿,水滴形保径齿的尖状头部朝向切削井壁的方向,水滴形保径齿的尾部为直径为13mm的圆形。直条棱4与井壁接触的面上镶嵌水滴形保径齿,水滴形保径齿的头部尖,尾部圆,具有更强的抗冲击性能;头部为迎面切削部分,由于头部面积小,能更容易吃入地层;在头部的劈犁作用下,由于从头部到尾部是逐渐变宽的,所以切削面也逐渐增大,这样不仅能更好的切削井壁,还可大幅度降低扭矩的波动,使工具工作更平稳。
高度方向相邻两排直条棱保径齿4a呈正三角形分布,相邻直条棱保径齿4a的中心距均为44mm。第一直条棱上的直条棱保径齿4a沿长度方向设有三列,另外两个直条棱上的直条棱保径齿4a沿长度方向设有两列。
通划钻头6的冠状底部不对称分布有五条切削棱6a,各切削棱6a的外壁及切削井底的边沿分别分布有钻头切削齿6b,相连切削棱6a之间分别设有喷孔6c,各喷孔6c中分别安装有脉冲喷嘴,各喷孔6c的内端口分别与钻杆中心孔相贯通。
以Φ215.9mm井眼为例,钻杆本体2的外径为Φ159mm,钻杆中心孔的孔径为Φ71mm,三个直条棱4外壁所在圆周的直径为Φ212mm,通划钻头6的直径为Φ165mm,上锥面3与下锥面5的母线与钻杆本体2外壁之间的夹角均为15°;各直条棱4的轴向长度均为0.4m,两端上锥面3和下锥面5的轴向长度均为0.1m,通划钻头6的轴向高度为0.2m。
如图5、图6所示,各直条棱4切削井壁的边沿分别设有直条棱划眼齿4b,划眼时不仅能很好的修整井壁,同时还可以破碎已有的掉块,变小的掉块通过循环能顺利上返出井筒。
钻井施工中遇到严重垮塌及缩径时,下入本工具,钻具组合:Φ212mm钻井通划一体化工具+Φ159mm螺旋钻铤*6根+Φ127mm加重钻杆*18根+Φ127mm钻杆若干根。
需要向下正划眼时,下到目标井段前10~15m,提前缓慢开泵,返浆正常后逐渐提高到预定排量28~32L/s,轻压慢转,钻压10~30kN,转速45~60rpm,缓慢向下划眼,时刻注意钻压、扭矩及划眼速度等,直至划眼结束。
需要向上倒划眼时,先下放钻具5~10m,开泵循环,根据返浆情况调整合适的循环排量,一边上提钻具一边旋转,倒划眼钻压10~20kN、转速45~60rpm,倒划眼时注意扭矩及悬重变化,直至划眼结束。
以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已,非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外,本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钻井用通划一体化工具,包括钻杆本体,沿钻杆本体轴线设有钻杆中心孔,所述钻杆中心孔的上端设有与上方钻铤旋接的锥形母扣,其特征在于:所述钻杆本体的中段外周设有三个直条棱,三个直条棱的轴线相位相差120°,所述钻杆本体的重心偏离其轴线,各直条棱的上部分别设有上小下大的上锥面,各直条棱的下部分别设有上大下小的下锥面,三个直条棱的外壁所在圆周的直径为d1,井眼直径为D,d1=(0.92~0.95)D,各直条棱的外壁均匀分布有多个直条棱保径齿;各下锥面切削井壁的边沿分别设有正划眼齿,各上锥面切削井壁的边沿分别设有倒划眼齿;所述钻杆本体的下端旋接有通划钻头,所述通划钻头的直径为d2,d2=(0.75~0.8)d1。
2.根据权利要求1所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:其中第一直条棱的宽度为另外两个直条棱宽度的两倍。
3.根据权利要求2所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:第一直条棱的宽度为60mm,第二、第三直条棱宽度为30mm。
4.根据权利要求1所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:所述直条棱的外壁均高出钻杆本体26.5mm。
5.根据权利要求1所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:所述直条棱保径齿为水滴形保径齿,所述水滴形保径齿的尖状头部朝向切削井壁的方向,所述水滴形保径齿的尾部为直径为13mm的圆形。
6.根据权利要求2所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:高度方向相邻两排直条棱保径齿呈正三角形分布,相邻直条棱保径齿的中心距均为44mm。
7.根据权利要求6所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:第一直条棱上的直条棱保径齿沿长度方向设有三列,另外两个直条棱上的直条棱保径齿沿长度方向设有两列。
8.根据权利要求1所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:各所述直条棱切削井壁的边沿分别设有直条棱划眼齿。
9.根据权利要求1所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:所述通划钻头的冠状底部不对称分布有五条切削棱,各切削棱的外壁及切削井底的边沿分别分布有钻头切削齿,相连切削棱之间分别设有喷孔,各喷孔中分别安装有脉冲喷嘴,各喷孔的内端口分别与所述钻杆中心孔相贯通。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的钻井用通划一体化工具,其特征在于:所述钻杆本体的外径为Φ159mm,所述钻杆中心孔的孔径为Φ71mm,三个直条棱外壁所在圆周的直径为Φ212mm,所述通划钻头的直径为Φ165mm,所述上锥面与下锥面的母线与钻杆本体外壁之间的夹角均为15°;各所述直条棱的轴向长度均为0.4m,所述通划钻头的轴向高度为0.2m。
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