1.本技术涉及石油钻井工程领域的井下工具，特别涉及一种运移岩屑工具。
背景技术：
2.随着我国经济的快速发展，对于石油、天然气能源的需求量越来越大，勘探开发深度也逐渐增大。水平井的开发产能一般是直井的2～3倍，是目前广泛应用的一种油气高效开发技术。
3.水平井钻井过程中，由于钻头钻进产生的岩屑在自身重力的作用下会沉积在下井壁，从而会形成一层岩屑床。岩屑床的形成如果不及时处理，将会使钻进的摩阻和扭矩增大，从而会出现卡钻、憋泵、粘附卡钻的现象，从而会导致钻压不能有效传至钻头、降低钻进的效率以及钻井工具的损坏。
4.目前比较有效的处理方式为在钻井工具的水平段增设一个外有螺旋槽的扶正器。这种工具的动力部分来自于钻杆的转动，由于钻杆转动的转速较慢，因此这种工具的清洗效率也较低，在岩屑较多的岩层地段还是容易造成岩屑堆积。
技术实现要素：
5.鉴于此，本技术提供一种运移岩屑工具，可以以较高效率清理岩屑。
6.具体而言，包括以下的技术方案：
7.一种运移岩屑工具，所述运移岩屑工具包括：顺次相连的上接头、运移主体和下接头，所述上接头、运移主体和下接头中形成有上下贯通的通道，所述运移岩屑工具还包括设置在所述通道中的中心杆；
8.所述中心杆包括中空的上部和下部，以及位于所述上部和下部之间的实心的中部，所述上部上套设有与所述运移主体相连的上轴承组；所述下部上套设有与所述运移主体相连的下轴承组；所述中部上套设有涡轮组，所述涡轮组的每个涡轮均包括定子与转子，所述转子与所述中心杆固定，所述定子与所述运移主体固定；所述中心杆的上部、所述涡轮组与所述中心杆的下部形成有适于让钻井液流过的空心流道，其中所述定子在所述钻井液流过时带动所述运移主体旋转；
9.所述上接头、运移主体和下接头的外表面形成在周向上交替间隔设置的多个长棱和多个导向槽。
10.可选地，所述定子的外侧具有突出的第一键，所述运移主体的内侧具有凹陷的第一键槽，所述第一键嵌入对应的所述第一键槽中；或者所述定子的外侧具有凹陷的第一键槽，所述运移主体的内侧具有突出的第一键，所述第一键嵌入对应的所述第一键槽中。
11.可选地，所述转子的内侧具有凹陷的第二键槽，所述中心杆的外侧具有突出的第二键槽，所述第二键嵌入对应的所述第二键槽中；或者所述转子的内侧具有突出的第二键槽，所述中心杆的外侧具有凹陷的第二键槽，所述第二键嵌入对应的所述第二键槽中。
12.可选地，所述上轴承组包括上推力轴承和上径向轴承组，所述上推力轴承位于所
述上径向轴承组和所述上接头之间。
13.可选地，所述下轴承组包括下推力轴承和下径向轴承组，所述下推力轴承位于所述下径向轴承组和所述下接头之间。
14.可选地，所述中心杆的上部的顶面上具有上入口，所述中心杆的上部与所述中部相邻的区段具有侧出口，所述上入口和所述侧出口之间连通。
15.可选地，所述中心杆的下部与所述中部相邻的区段具有侧入口，所述中心杆的下部的底面上具有下出口，所述侧入口和所述下出口之间连通。
16.可选地，所述运移岩屑工具还包括上涡轮锁紧螺母和下涡轮锁紧螺母，所述转子由所述上涡轮锁紧螺母和下涡轮锁紧螺母压紧固定。
17.可选地，所述长棱和所述导向槽相对于所述运移主体的轴扭转，每个所述长棱的宽度恒定且每个所述导向槽的宽度恒定。
18.可选地，每个所述长棱上设置有若干个防磨片孔，所述防磨片孔中安装有防磨片，所述防磨片相对于所述长棱的外表面突出。
19.本技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
20.本发明实施例提供的运移岩屑工具，可以加载到水平段的钻具上。使用时，钻井液经上接头进入中心杆上部，进而经过套设在中心杆上的涡轮组，驱使涡轮组的定子转动，从而带动与定子固定在一起的运移主体独立于上接头、下接头和中心杆进行高速转动。上接头、运移主体和下接头的外表面形成的在周向上交替间隔设置的多个长棱和多个导向槽，可将井筒底部的岩屑携转至井筒上部钻井液高速流动区，从而岩屑被运移岩屑工具和钻井液接替运移出井口。
21.在一些实施例中，通过在定子的外侧和运移主体的内侧设置对应的键和键槽，可以简便地将定子和运移主体相对固定地连接在一起。
22.在一些实施例中，通过在转子的内侧和中心杆的外设置对应的键和键槽，可以简便地将转子和中心杆相对固定地连接在一起。
23.在一些实施例中，通过在中心杆的上部套设上推力轴承和上径向轴承组，可以简便地将中心杆和上接头相对固定地连接在一起。
24.在一些实施例中，通过在中心杆的下部套设上推力轴承和上径向轴承组，可以简便地将中心杆和下接头相对固定地连接在一起。
25.在一些实施例中，在中心杆的上部的顶面设置上入口，在中心杆的上部与所述中部相邻的区段设置侧出口，在中心杆的下部与中部相邻的区段设置侧入口，在中心杆的下部的底面上设置下出口。上入口与侧出口连通，侧入口与下出口连通。钻井液顺次经过上入口、侧出口、涡轮组、侧入口和下出口，从而使涡轮组的定子旋转而带动运移主体高速旋转，可以将岩屑高效率地导向井口方向。
26.在一些实施例中，涡轮组的转子由上涡轮锁紧螺母和下涡轮锁紧螺母压紧固定在中心杆上，使转子与中心杆更加牢固地连接在一起。
27.在一些实施例中，长棱和导向槽相对于运移主体的轴扭转，即两者都既沿轴向又沿周向延伸，可以更好地带动岩屑向井口移动。同时，每个长棱的宽度恒定且每个导向槽的宽度恒定，可以使转动平稳，制作简单。
28.在一些实施例中，每个长棱上设置有若干个防磨片孔，防磨片孔中安装有突出的
防磨片，防磨片可以由耐磨性比运移主体更好的材料制成，从而可以防止或减缓岩屑对高速旋转的运移主体的磨损。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例提供的运移岩屑工具的纵剖面图。
31.图2为本发明实施例提供的运移岩屑工具的涡轮的结构示意图。
32.图3为本发明实施例提供的运移岩屑工具的涡轮的定子的结构示意图。
33.图4为本发明实施例提供的运移岩屑工具的涡轮的转子的结构示意图。
34.图5为本发明实施例提供的运移岩屑工具的运移的上接头的结构示意图。
35.图6为本发明实施例提供的运移岩屑工具的下接头的结构示意图。
36.图中的附图标记分别表示：
37.1-上接头；
38.2-通道；
39.3-上推力轴承；
40.4-运移主体；
41.5-上径向轴承组；
42.6-上轴承锁紧螺母；
43.7-上涡轮锁紧螺母；
44.8-涡轮组；
45.9-中心杆；
46.10-下涡轮锁紧螺母；
47.11-密封套筒；
48.12-下推力轴承；
49.13-下径向轴承组；
50.14-下接头；
51.15-防磨片孔；
52.16-定子；
53.17-转子；
54.18-第一键；
55.19-第二键槽；
56.20-上入口；
57.21-侧出口；
58.22-侧入口；
59.23-下出口；
60.24-长棱；
61.25-导向槽；
62.26-防磨片。
63.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
64.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
65.在对本技术实施方式作进一步地详细描述之前，本技术实施例中所涉及的方位名词，如“上部”、“下部”、“侧部”，以图中所示方位为基准，仅仅为了更清楚地描述结构和结构之间的关系，并不具有限定本技术保护范围的意义。
66.除非另有定义，本技术实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。在对申请实施方式作进一步地详细描述之前，对理解本技术实施例有关的一些术语进行说明。
67.在本技术实施例中，所涉及的“运移岩屑工具”也可称为“岩屑清洁工具”或“岩屑清理工具”，一般连接在钻井工具上，其功能是将水平井段或斜井段钻进过程中产生的岩屑清理出来。
68.在本技术实施例中，所涉及的“钻井工具”指的是钻具，一般包括多段钻杆，两段钻杆之间可以连接“运移岩屑工具”，具体连接的数量和间隔根据实际情况而定。
69.为使本技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
70.相关技术中，为了清除岩屑，在钻井工具的水平段增设一个外有螺旋槽的扶正器。这种工具的动力部分来自于钻杆的转动，由于钻杆转动的转速较慢，因此这种工具的清洗效率也较低，在岩屑较多的岩层地段还是容易造成岩屑堆积。
71.本技术发明人针对这个缺陷，设计了一种运移岩屑工具，转动的动力来源于钻井液，不需要依赖钻杆的转动，从而不受限于钻杆的转速，可以以远超钻杆转速的速率进行旋转，从而能够达到对岩屑的较高的清洗效率，避免产生岩屑堆积。
72.本技术实施例提供了一种运移岩屑工具。如图1所示，运移岩屑工具包括：顺次相连的上接头1、运移主体4和下接头14。
73.为了便于描述，本技术中以图1所在纸面的长度方向即运移岩屑工具的长度方向为上下方向，但实际使用时，为了与水平井段和倾斜井段相配合，运移岩屑工具呈水平或倾斜设置。应该理解的是，使用时“上”端更接近井口，而“下”端更远离井口。
74.图1正中的虚线代表运移岩屑工具的轴线。
75.上接头1的上端用于连接到一段钻杆上，下端与运移主体4的上端相连，运移主体4的下端连接到下接头14的上端，而下接头14的下端连接到另一段钻杆，一般这段钻杆比前段钻杆更远离井口。
76.上接头1、运移主体4和下接头14中形成有上下贯通的通道2，也就是说，上接头1、运移主体4和下接头14都是中空且上下开口的，因此各形成了通道2的一段，并且上下连通。
77.运移岩屑工具还包括设置在通道中的中心杆9。中心杆9例如可为三段式结构，包括中空的上部和下部，以及位于上部和下部之间的实心的中部。
78.中心杆9的上部上套设有与运移主体4相连的上轴承组，也就是说，上轴承组将中心杆9和运移主体4可相对转动地连接在一起。
79.中心杆9的下部上套设有与所述运移主体4相连的下轴承组，也就是说，下轴承组将中心杆9和运移主体4可相对转动地连接在一起。
80.中部上套设有涡轮组8，涡轮组8包括多个涡轮。如图2-4所示，每个涡轮均包括定子16与转子17。转子17与中心杆9固定，定子16与运移主体4固定。中心杆9的上部、涡轮组8与中心杆的下部形成有适于让钻井液流过的空心流道，其中定子16在钻井液流过时带动所述运移主体4旋转。
81.上接头1、运移主体4和下接头14的外表面形成在周向上交替间隔设置的多个长棱24和多个导向槽25。
82.本发明实施例提供的运移岩屑工具，可以加载到水平段的钻具上，使用时，钻井液经上接头进入中心杆9上部，进而经过套设在中心杆9上的涡轮组8，驱使涡轮组8的定子16转动，从而带动与定子16固定在一起的运移主体4独立于上接头1、下接头14和中心杆9进行高速转动。上接头1、运移主体4和下接头14的外表面形成的在周向上交替间隔设置的多个长棱24和多个导向槽25，可将井筒底部的岩屑携转至井筒上部钻井液高速流动区，从而岩屑被运移岩屑工具和钻井液接替运移出井口。
83.下面进一步详细介绍本技术实施例提供的运移岩屑工具的结构特点和优点。
84.图2示例性示出了一个涡轮的结构示意图。从图2可见，一个涡轮包括一个定子16和转子17，定子16和转子17装配在一起。定子16和转子17都是在内环和外环之间设置有多个叶片，两者叶片弯曲方向相反。叶片之间具有间隙，因此钻井液可以冲击叶片并穿过叶片之间的间隙，进而对定子和转子产生旋转的推动力。
85.图3示出了涡轮的定子16的结构示意图。注意图3中的十字线仅代表定子除了突出结构外基本是一个旋转对称结构。从图3可见，定子16的外侧可以具有突出的第一键18。此时相应地，运移主体4的内侧具有凹陷的第一键槽。第一键18嵌入对应的第一键槽中，从而将定子16与运移主体4固定在一起。
86.在一些其他实施例中，也可使定子16的外侧可以具有凹陷的第一键槽。此时相应地，运移主体4的内侧具有突出的第一键18。第一键18嵌入对应的第一键槽中，从而也可以将定子16与运移主体4固定在一起。
87.本技术实施例还可以采用其他的方式将定子16与运移主体4固定在一起，在此不再赘述。
88.图4示出了涡轮的转子17的结构示意图，从图4可见，转子17的内侧具有凹陷的第二键槽19。此时相应地，中心杆9的内侧具有突出的第二键。第二键嵌入对应的第二键槽19中，从而将定子16与中心杆9固定在一起。
89.在一些其他实施例中，也可使定子16的外侧具有凹陷的第一键槽。此时相应地，中心杆9的外侧具有突出的第二键。第一键18嵌入对应的第一键槽中，从而也可以将定子16与
中心杆9固定在一起。
90.本技术实施例还可以采用其他的方式将转子17与运移主体4固定在一起，在此不再赘述。
91.现有技术的涡轮中，一般是定子不动而转子动，本技术实施例提供的涡轮中，定子动而转子不动，与现有技术相反。这是本技术实施例要实现发明目的而进行的独特改进。
92.在本技术一些实施例中，如图1所示，运移岩屑工具还可以包括上涡轮锁紧螺母7和下涡轮锁紧螺母10，涡轮组8的转子17由上涡轮锁紧螺母7和下涡轮锁紧螺母10压紧固定。从图1可见，上涡轮锁紧螺母7位于涡轮组8的上方并与涡轮组8邻接，下涡轮锁紧螺母10位于涡轮组8的下方并与涡轮组8邻接，两者都套设在中心杆9的中部，通过螺纹与中心杆9的中部紧密结合，进而能够牢牢地压紧并固定涡轮组8的转子17。
93.可以理解的是，上涡轮锁紧螺母7和下涡轮锁紧螺母10的外径不应过大，以避免影响钻井液的流通。
94.在本技术一些实施例中，如图1所示，上接头1可以为母接头。上接头1内部的通道段具有内螺纹，相应地，与之连接的钻杆段具有公接头，公接头的外侧具有外螺纹。通过内螺纹和内螺纹的配合，上接头1可以连接到对应的钻杆段的公接头。
95.在本技术一些实施例中，如图1所示，下接头14可以为公接头，包括突出的锥形段，该锥形段的外侧具有外螺纹，相应地，与之连接的钻杆段具有母接头，该母接头的内侧具有内螺纹。通过外螺纹和内螺纹的配合，下接头14可以连接到对应的钻杆段的公接头。
96.可以理解的是，上接头1的内部通道也优选为锥形通道，且形状与下接头14的锥形段的形状相适配。这样的优点在于运移岩屑工具可以插入到原本可以相连的两段钻杆之间。也就是说，移除运移岩屑工具之后，这两段钻杆也可以通过螺纹连接在一起；并且也可以在两段钻杆间级联两个或两个以上的运移岩屑工具。
97.在本技术一些实施例中，上轴承组承担将运移主体4与中心杆9可相对转动地连接在一起和将中心杆9与上接头1相对固定地连接在一起的功能。其具体结构可以为如图1所示，包括上推力轴承3和上径向轴承组5，上推力轴承3位于上径向轴承组5和上接头1之间。
98.在本技术一些实施例中，下轴承组承担将运移主体4与中心杆9可相对转动地连接在一起和将中心杆9与下接头14相对固定地连接在一起的功能。其具体结构可以为如图1所示，包括下推力轴承12和下径向轴承组13，下推力轴承12位于下径向轴承组13和下接头14之间。
99.通过上轴承组和下轴承组，运移主体4与中心杆9可相对转动地连接在一起，而中心杆9与上接头1和下接头14均相对固定地连接在一起，即与钻杆实现了相对固定。
100.在本技术一些实施例中，如图1所示，让钻井液流过的空心流道可以如此实现：中心杆9的上部的顶面上具有上入口20，中心杆9的上部与中部相邻的区段具有侧出口21，上入口20和侧出口21之间连通；而中心杆9的下部与中部相邻的区段具有侧入口22，中心杆9的下部的底面上具有下出口23，侧入口22和下出口23之间连通。这样，钻井液从上接头1的通道段流入时，会先从上入口20进入中心杆9的上部的空心流道段，然后从侧出口21流出该空心流道段。接着钻井液进入涡轮组8的涡轮区域冲击叶片，推动涡轮组8的定子16进行旋转。经过涡轮组8之后，钻井液从侧入口22进入中心杆9的下部的空心流道段，然后从该空心流道段的下出口23流出。
101.在本技术一些实施例中，如图5-6所示，长棱24和导向槽25相对于运移主体4的轴扭转，这样，运移主体4旋转时产生向井口方向的推动力，促使岩屑混合钻井液一起向井口方向流动。每个长棱24的宽度恒定且每个导向槽25的宽度恒定，以使转动时平稳。从图5-6可以看出，长棱24与轴向成一定角度扭转，且长棱24大体上既沿轴向又沿周向旋转延伸。导向槽25为截面基本呈弧形的槽，也既沿轴向又沿周向旋转延伸。
102.在本技术一些实施例中，如图5-6所示，每个长棱24上设置有若干个防磨片孔15，防磨片孔15中安装有防磨片26，防磨片26相对于长棱24的外表面突出。防磨片26顾名思义，其是为了防止运移岩屑工具表面磨损而设置的。防磨片26由耐磨损材料制成。这样运移岩屑工具与岩屑接触时，防磨片26可以与岩屑中的尖锐粗糙部分接触，减少其对运移岩屑工具的表面造成的损坏。如图5-6所示，防磨片孔15为圆柱形孔，相应地，防磨片26也为圆柱形。只不过防磨片26的高度要高于圆柱形孔的深度。这样，当防磨片26安装在防磨片孔15中时，能相对于长棱24的外表面突出。如图5-6所示，在每个长棱24上，防磨片孔15沿长棱24的延伸方向等间距分布，能够达到更好的防磨损效果。
103.实际使用时，可以根据已钻水平段的长度，选择合适数量的运移岩屑工具以合适的间距加载到钻井工具上。具体地，可以在两段钻杆之间加载一个运移岩屑工具。运移岩屑工具的上接头通过螺纹连接到上段钻杆，下接头通过螺纹连接到下段钻杆。从而上接头、中心杆、下接头和钻杆形成了相对固定的连接关系，而运移主体可独立于上接头、中心杆、下接头和钻杆进行转动。钻杆中注入钻井液时，钻井液会从上接头进入运移岩屑工具，并经中心杆的上入口和侧出口后冲击并通过涡轮组，再顺次经中心杆的侧入口和下出口以及下接头流出运移岩屑工具进入下一段钻杆。钻井液冲击涡轮组中定子的叶片，会对定子产生旋转推动力矩，显然钻井液的流速越大，旋转推动力矩越大，定子的转动也会更高速，进而带动运移主体高速旋转，运移主体表面设置的长棱和导向槽，在高速旋转时也会带动岩屑和钻井液的混合物向井口方向流动。同时，转子、上接头、下接头和中心杆也会随着钻杆一起转动，这时上接头和下接头上的长棱和导向槽也会带动岩屑和钻井液的混合物向井口方向流动。
104.相对于相关技术中的扶正器依赖于钻杆的转动产生旋转动力，本技术实施例提供的运移岩屑工具依靠钻井液的高速冲击而旋转，能够产生更高的旋转速度，因而运移岩屑的效率更高。且本技术中，可以通过控制钻井液的流速而控制运移岩屑工具的旋转速度，不必被动随钻杆的转速变化而改变转速，因而转速控制方式更加灵活。与相关技术相比，本技术实施例提供的运移岩屑工具具有以下突出优势：1、结构设计简单可靠，安装简便。2、采用防磨设置，使用寿命高。3、运移主体采用涡轮带动，转速高，清理效率好，尤其可适用于弯螺杆导向转盘转速低的工况。
105.在本技术中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
106.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本技术后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
107.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并
且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。