一种气体钻水平井用岩屑床清除工具的制作方法

文档序号:9063310阅读:289来源:国知局
一种气体钻水平井用岩屑床清除工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体钻水平井领域,特别涉及一种气体钻水平井用岩肩床清除工具。
【背景技术】
[0002]在气体钻水平井段,因钻杆的自重,钻杆整体倾向于下井壁方向,钻杆在环空中处于偏心状态,岩肩颗粒容易堆积在下井壁,产生岩肩床。如果任由岩肩床的不断堆积加厚,容易堵塞井眼,卡钻,增大钻杆旋转扭矩,直接影响整个气体钻水平井钻井过程,诱发钻井风险。因此,针对气体钻水平井段清除岩肩床,设计一种加工简单,实用的岩肩床清除工具,可以降低因为岩肩床带来的一系列井下复杂情况,增大气体钻水平井的效率和安全,针对气体钻水平井段清除岩肩床问题,目前已有一些清除岩肩床的工具和装置,但是清除岩肩床的效果并不十分理想:专利CN204040956公开的清除岩肩床用钻井工具,在钻具上加工多条螺纹,具有一定改变环空气体流场的功能,但受到钻具尺寸限制,螺纹旋转时,覆盖的环空面积小,对岩肩床中的岩肩的扰动能力十分微弱。专利CN202900078U公开的一种水平井段岩肩清除装置,采用正反混合螺旋的方式,来增大钻具旋转时对环空流场的扰动能力,实现了改善环空流场的能力,但只能依靠螺旋流道清除岩肩,针对气体钻水平井段堆积一定厚度的岩肩,其清除岩肩的能力有限。气体钻水平井段气体携带岩肩速度低,岩肩粒径和浓度大,上述专利在一定程度上改变了环空流场分布,但是针对气体钻水平井段气体携带岩肩速度低,岩肩粒径和浓度大,容易产生岩肩床问题,改善效率有限。
[0003]目前国内也有一些文献涉及气体钻水平井清除岩肩的研宄,研宄大致分为两类:一种通过理论研宄、实验模拟以及数值仿真方法,得出水平井段的气体流场分布情况,通过改变注气量,加扶正器减小偏心度来增大岩肩运移效率(杨晓光,柳贡慧,李军等.气体钻水平井段环空岩肩床分布规律研宄[J].钻采工艺,2014,02:5-7+15+115 ;相恒富,孙宝江,李昊,牛洪波.大位移水平井段岩肩运移实验研宄[J].石油钻采工艺,2014,03:1-6.;宋先知,李根生,王梦抒,易灿,苏新亮.连续油管钻水平井岩肩运移规律数值模拟[J].石油钻探技术,2014,02:28-32)。另一种是设计清除岩肩床的特殊工具,利用数值模拟方法证明其具体清除效率(姚建林,韩烈祥,狄勤丰.气体钻井中水平井段岩肩床控制的一种新方法[AL中国科学技术协会、贵州省人民政府.第十五届中国科协年会第7分会场:先进能源开发装置中的关键力学问题研讨会论文集[CL中国科学技术协会、贵州省人民政府:,2013:8.)。上述针对水平井段清除岩肩床提出的方法,对清除岩肩床有一定的参考价值。但清除岩肩床效率并不是十分理想,因为,改善的环空气体流场不是特别理想。
[0004]所以,目前少有能有效改变环空气体流场并大幅举升下井壁堆积的岩肩的清除工具。因此迫切需要研宄出满足气体钻水平井段清除岩肩床的有效工具,以保证气体钻水平井高效性和安全性。

【发明内容】

[0005]本实用新型的目的在于提供一种气体钻水平井用岩肩床清除工具,加工简单,清除岩肩床效率高,不仅可以扰动下井壁堆积的岩肩,同时气体通过其过流面加速作用下井壁岩肩,使清除岩肩床效率高,且可以起扶正器作用,减少钻具在水平井段的偏心程度,从而降低了岩肩的堆积。
[0006]为实现上述目的,本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:在钻具上设计三组一定厚度的旋转柱体,旋转柱体的直径介于钻具与井壁之间,柱体前端设计为椭圆锥面。旋转柱体可以随钻具旋转,扰动堆积在下井壁的岩肩,使其运移至大环空,之后被气体携带运移离开水平井段;柱体上设计的椭圆锥面,与下井壁形成过流面,流至过流面的气体被加速,加速后的气体对下井壁岩肩的携带能力加强,结合钻具旋转,扰动堆积在下井壁的岩肩效果明显。由于设计的柱体直径大,可以起扶正器的作用,减小钻具由于重力作用倾向下井壁,扩大了下井壁与钻具之间的环空,降低岩肩堆积于下井壁。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型一种气体钻水平井用岩肩床清除工具与井壁作用示意图。
[0008]图中:1.钻具,2.大环空,3.钻具接头,4.旋转柱体椭圆锥面,5.旋转柱体,6.小环空,7.过流面,8.下井壁
[0009]图2是I图中旋转柱体放大图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0011]参看图1、图2。
[0012]如图1、图2所示,本实用新型一种气体钻水平井用岩肩床清除工具,气体钻井水平井段携岩气体由图1左边进入岩肩清除工具与下井壁形成的小环空6和大环空2,钻具I正常工作时,带动三组旋转柱体5旋转,由于旋转柱体直径比较大,对岩肩床产生的扰动能力明显,使堆积在下井壁的岩肩运移至大环空2,之后被气体携带运移离开水平井段。携岩气体流至钻具接头3时,气体流场有一定变化。旋转柱体上设计的椭圆锥面4与井壁8形成过流面7,流至过流面7的气体被加速,加速后的气体对下井壁堆积的岩肩的携带能力加强,结合钻具旋转,扰动堆积在下井壁的岩肩效果明显。设计的柱体直径大,可以起扶正器作用,减小钻具由于重力作用倾向下井壁,扩大了下井壁与钻具之间的环空,降低岩肩堆积于下井壁。
【主权项】
1.一种气体钻水平井用岩肩床清除工具,主要由钻具(I)、钻具接头(3)、椭圆锥面(4)、三组旋转柱体(5)组成,其特征在于:在钻具(I)上设计三组具有一定厚度的旋转柱体(5),设计旋转柱体直径比钻具接头(3)大,旋转柱体(5)前端设计为椭圆锥面(4)。2.根据权利要求1所述的一种气体钻水平井用岩肩床清除工具,其特征在于:钻具(I)正常工作时,可以带动三组旋转柱体(5)旋转,对岩肩床产生的扰动作用明显,使堆积在下井壁的岩肩运移至大环空,之后被气体携带运移离开水平井段。3.根据权利要求1所述的一种气体钻水平井用岩肩床清除工具,其特征在于:旋转柱体(5)前端设计的椭圆锥面(4)与下井壁形成过流面,对流至过流面的气体起加速作用,加速后的气体对下井壁堆积的岩肩的携带能力加强。4.根据权利要求1所述的一种气体钻水平井用岩肩床清除工具,其特征在于:设计旋转柱体(5)直径比钻具接头(3)大,旋转柱体(5)可以起扶正器的作用,减小钻具由于重力作用倾向下井壁,扩大了下井壁与钻具之间的环空,降低岩肩堆积于下井壁。
【专利摘要】本实用新型涉及了一种气体钻水平井用岩屑床清除工具,它主要由:钻具、钻具接头、椭圆锥面、三组旋转柱体组成。在钻具上设计一定厚度的旋转柱体,旋转柱体的直径比钻具接头直径大,旋转柱体前端设计为椭圆锥面。当钻具正常钻进时,可带动旋转柱体旋转,扰动堆积在下井壁的岩屑,使其运移至大环空,之后被气体携带运移离开水平井段;柱体上设计的椭圆锥面,与下井壁形成过流面,对流至过流面的气体起加速作用,加速后的气体对下井壁岩屑的携带能力加强,结合钻具旋转,扰动堆积在下井壁的岩屑效果明显。设计的旋转柱体直径比钻具接头大,可以起扶正器的作用,减小钻具由于重力作用倾向下井壁,扩大了下井壁与钻具之间的环空,降低了岩屑堆积于下井壁。本实用新型结构简单,加工简易,造价低廉。
【IPC分类】E21B21/16, E21B17/10
【公开号】CN204716161
【申请号】CN201520378744
【发明人】胡强, 李皋, 李 诚, 吴亮
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月5日
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