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

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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