一种清除水平井岩屑床的工具及方法与流程

本发明涉及机械领域，具体说是一种清除水平井岩屑床的工具及方法。

背景技术：

目前大多数油田具有渗透率低、储量丰度低、油层零散、油水复杂等地质特点，在开发过程中需要大量采用水平井钻井技术，而水平井在钻进过程中钻头破碎地层形成的大量岩屑，易在井斜角45°以上至水平井段受重力影响沉积在井眼低边，形成岩屑床，若不能有效清除岩屑床将会导致完井过程中发生套管无法下入到预定位置、下入后出现无法建立循环甚至井漏等一系列复杂事故，并且严重影响固井质量。目前常规解决岩屑床的方法主要有提高钻井液循环排量、活动套管、加套管附件等，但实际现场施工时收效甚微。

技术实现要素：

为了克服现有的水平井钻井时形成的岩屑床不易清除的不足，本发明提供一种清除水平井岩屑床的工具及方法，该清除水平井岩屑床的工具及方法能够在较短时间周期内清除井内岩屑床，减少完井通井次数，提高固井质量。

本发明的技术方案是：一种清除水平井岩屑床的工具，包括牙轮钻头，所述牙轮钻头上部通过转换接头连接n个螺旋铣刀和n-1个钻杆，且螺旋铣刀和钻杆交替排列，第n个螺旋铣刀上部依次连接有加重钻杆和上钻杆。

所述螺旋铣刀的数量为n，l为水平井的水平段长，m为钻杆长度，则m＝l/n。

所述螺旋铣刀上设有两组方向相反的螺旋型刀翼。

一种采用所述工具清除水平井岩屑床的方法，根据水平井的水平段长度制作工具，将工具连接到管柱上，下钻至第n-1号螺旋铣刀位于着陆点以上50米时开泵建立循环，循环一周后调整排量到2m³/min，转数为40-60rpm开始划眼，划眼速度不超过5m/min，划眼至井底后继续循环1-2周，观察井内无岩屑返出后起钻。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，采用多个具有反向双螺旋刀翼的螺旋铣刀配合牙轮钻头，根据水平段长布置工具加放位置和数量，进行水平段的划眼操作。采用n个螺旋铣刀数量，即一次划眼水平段长的n分之一可对整个水平段进行划眼操作，大大减少划眼操作时间及劳动强度，降低通井划眼过程中出现复杂情况的可能。另外，通过螺旋铣刀上的正反双螺纹刀翼，利用刀翼外缘镶嵌的硬质合金柱进行机械挖掘，利用钻井液通过刀翼时流速加快形成的压力吸附效应吸附岩屑，以及利用钻柱高速旋转使正反螺旋形刀翼形成的轴向切向加速作用，对残留在井内的虚泥饼及岩屑床进行破碎、吸附并举升出井口，在井内的虚泥饼及岩屑床得到有效清除后，固井质量就会得到显著提高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中1-牙轮钻头，2-转换接头，3-螺旋铣刀，4-钻杆，5-加重钻杆，6-上钻杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1所示，一种清除水平井岩屑床的工具，包括牙轮钻头1，牙轮钻头1的外径为215.9mm，所述牙轮钻头1上部通过转换接头2连接n个螺旋铣刀3和n-1个钻杆4，且螺旋铣刀3和钻杆4交替排列。所述转换接头2外径为165mm，所述螺旋铣刀3上设有两组方向相反的螺旋型刀翼。所述螺旋铣刀3的数量为n，l为水平井的水平段长，m为钻杆4长度，则m＝l/n。由转换接头2起，依次为第1个螺旋铣刀，第1个钻杆，第2个螺旋铣刀，第2个钻杆……第n-1个螺旋铣刀，第n-1个钻杆，第n个螺旋铣刀，其中第n个螺旋铣刀3上部依次连接有加重钻杆5和上钻杆6。所述钻杆4外为127mm，作用是间隔开螺旋铣刀4，所述加重钻杆5外径为127mm，目的是增加钻压。所述上钻杆6用于将该工具与上部管柱相连。

一种采用所述工具清除水平井岩屑床的方法，根据水平井的水平段长度制作工具，将工具连接到管柱上，下钻至第n-1号螺旋铣刀位于着陆点以上50米时开泵建立循环，循环一周后调整排量到2m³/min，转数为40-60rpm开始划眼，划眼速度不超过5m/min，划眼至井底后继续循环1-2周，观察井内无岩屑返出后起钻。由于该方法采用多个具有反向双螺旋刀翼的螺旋铣刀，可以在较短时间内即可对整个水平井段进行划眼，通过机械挖掘、压力吸附及轴向切向加速作用等机理有效提高岩屑清除效率。

技术特征：

1.一种清除水平井岩屑床的工具，包括牙轮钻头（1），其特征在于：所述牙轮钻头（1）上部通过转换接头（2）连接n个螺旋铣刀（3）和n-1个钻杆（4），且螺旋铣刀（3）和钻杆（4）交替排列，第n个螺旋铣刀（3）上部依次连接有加重钻杆（5）和上钻杆（6）。

2.根据权利要求1所述的清除水平井岩屑床的工具，其特征在于：所述螺旋铣刀（3）的数量为n，l为水平井的水平段长，m为钻杆（4）长度，则m＝l/n。

3.根据权利要求2所述的清除水平井岩屑床的工具，其特征在于：所述螺旋铣刀（3）上设有两组方向相反的螺旋型刀翼。

4.一种采用权利要求1所述工具清除水平井岩屑床的方法，其特征在于：根据水平井的水平段长度制作工具，将工具连接到管柱上，下钻至第n-1号螺旋铣刀位于着陆点以上50米时开泵建立循环，循环一周后调整排量到2m³/min，转数为40-60rpm开始划眼，划眼速度不超过5m/min，划眼至井底后继续循环1-2周，观察井内无岩屑返出后起钻。

技术总结
一种清除水平井岩屑床的工具及方法。主要解决现有的水平井钻井时形成的岩屑床不易清除的问题。其特征在于：所述牙轮钻头（1）上部通过转换接头（2）连接n个螺旋铣刀（3）和n‑1个钻杆（4），且螺旋铣刀（3）和钻杆（4）交替排列，第n个螺旋铣刀（3）上部依次连接有加重钻杆（5）和上钻杆（6）。该清除水平井岩屑床的工具及方法能够在较短时间周期内清除井内岩屑床，减少完井通井次数，提高固井质量。

技术研发人员：杨赫;郭金玉
受保护的技术使用者：大庆石油管理局有限公司
技术研发日：2020.01.10
技术公布日：2020.05.22