一种用于钻井过程中的清砂装置的制作方法

1.本发明涉及油气田开采领域，具体涉及一种用于钻井过程中的清砂装置。


背景技术：

2.在油井的钻井过程中，随着钻头的钻进，在油井的内壁会产生大量的岩屑。而这些岩屑会增大钻进的摩阻扭矩，制约着钻具的延伸能力和钻进的极限距离。并且，随着油井的长度增加，尤其是油井水平段长度的增加，钻井液的携岩难度会逐渐增大。而随着钻井液的携岩效果的降低，会导致井筒清洁不及时，严重时会导致卡钻等生产事故。
3.为了提高井筒清洁效果，现有的方式主要是通过优化钻井液性能提高其携带能力，或者是在钻具中加入清砂工具清理产生的岩屑。而现有的清砂工具难以有效破坏井下的岩屑床，尤其是大斜度井段及水平段的岩屑床，导致长水平段井摩阻扭矩较大，起钻或下钻时井下工具容易卡在这些岩屑床上，阻碍正常的起钻或下钻作业。同时，现有的清砂工具也难以改善油井深度过深时钻井液的携岩能力不足的问题。


技术实现要素：

4.针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于钻井过程中的清砂装置。本发明的用于钻井过程中的清砂装置能够有效地避免下工具在起钻或下钻时卡在油井内壁上，同时能够提高钻井液的携岩能力。
5.根据本发明，提供了一种用于钻井过程中的清砂装置，包括：本体，在所述本体的外壁上均匀地设置有多个搅拌刀翼。相邻的任意两个搅拌刀翼之间形成为流体流通的通道，每个搅拌刀翼上都均匀地设置有多个切削齿。以及设置在所述搅拌刀翼两侧的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽与所述通道相连通。
6.其中，在每个搅拌刀翼的第一端和第二端上各设置有多个用于修整井壁的划眼齿。
7.在一个优选的实施例中，所述位于搅拌刀翼的第二端的划眼齿构造为与第一端划眼齿形成一定夹角的倒划眼齿。
8.在一个优选的实施例中，所述划眼齿和倒划眼齿设置为金刚石复合片切削齿。
9.在一个优选的实施例中，所述划眼齿和倒划眼齿采用敷焊的方式固定在所述搅拌刀翼上。
10.在一个优选的实施例中，每个搅拌刀翼上的划眼齿和倒划眼齿的数量设置为3个。
11.在一个优选的实施例中，所述搅拌刀翼构造为折线形，使得所述通道形成为折线形通道。
12.在一个优选的实施例中，靠近本体上端的第一凹槽的长度设置为40-50cm，所述接头与第一凹槽的斜坡倒角设置为16
°‑
20
°
。
13.在一个优选的实施例中，所述切削齿由合金材料制成。
14.在一个优选的实施例中，所述切削齿构造为锥球形。
15.在一个优选的实施例中，在所述本体上沿周向均匀地设置有5道所述的搅拌刀翼。
附图说明
16.下面将参照附图对本发明进行说明。
17.图1显示了根据本发明的一个实施例的用于钻井过程中的清砂装置的示意图。
18.图2为图1所示的用于钻井过程中的清砂装置的搅拌刀翼的示意图。
19.在本技术中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
20.下面通过附图来对本发明进行介绍。
21.图1显示了根据本发明的一个实施例的用于钻井过程中的清砂装置100。如图1所示，所述的用于钻井过程中的清砂装置100包括本体10。所述本体10优选地构造为管状。在所述本体10的上端12和下端14处还分别设置有接头15，所述本体10通过接头15连接在钻具的钻杆(未示出)之间，随着钻杆一同下入油气井之中。
22.在所述本体10的外壁上沿周向均匀地设置多个搅拌刀翼20，所述搅拌刀翼20优选地设置为5个，其沿周向均匀地布置在所述本体10的外壁上。所述搅拌刀翼20的直径设置为大于所述本体10和接头15的直径。同时，在每个所述的搅拌刀翼20上还均匀地设置有多个切削齿25。由此，当所述本体10随着钻井的钻头同步旋转时，所述切削齿25能够主动地破坏钻头钻进时所产生的岩屑床，清理钻进过程中所产生的岩屑，从而防止岩屑堆积在油井的内壁上，提高钻井液的携岩效果，由此降低钻进摩阻扭矩，避免钻具发生卡钻现象。
23.在一个优选的实施例中，所述切削齿25由合金材料制成。所述的合金材料具有更高的耐磨性，能够有效地降低所述切削齿25与井壁接触过程中所受到的磨损，提高切削齿25的使用寿命。另一方面，具有高耐磨性的切削齿25也能起到保径的效果，从而保护搅拌刀翼20免受磨损。
24.除此以外，所述切削齿25优选地构造为锥球形，使得切削齿25在高振动的工况下具有更加稳定的破坏井下岩屑床的效果。
25.如图1所示，在任意两个相邻的搅拌刀翼20之间的本体10上形成有流体流通的通道30。同时，在所述搅拌刀翼20轴向两侧的本体10上还分别设置有与所述通道30相连通的第一凹槽32和第二凹槽34。所述第一凹槽32和第二凹槽34分别于位于所述本体10的上端12和下端14的井下空间相连通，使得钻井液能够携带井下的岩屑等固体颗粒从所述第二凹槽34进入通道30中，并经第一凹槽32到达所述用于钻井过程中的清砂装置100上端12的空间中，最终将井下的岩屑等固体颗粒运送至井筒之外。
26.在一个优选的实施例中，所述搅拌刀翼20构造为折线形，使得所述通道30形成为折线形通道。这种折线形的通道30能够不断地改变钻井液的运动状态，增强钻井液的湍流动能，从而增加钻井液的携岩效率，同时也能增加钻井液的搅拌效果，使得岩屑等固体颗粒在钻井液中更均匀地分布。
27.如图1所示，在发明中，靠近本体10的上端12的第一凹槽32的长度设置为40-50cm。相较于现有的5-10cm的长度，所述第一凹槽32在不影响流体正常流动的前提下能够容纳钻
杆吊卡，形成钻杆吊卡挂扣槽。由此使得工作人员能够利用钻杆吊卡安装所述用于钻井过程中的清砂装置100，或进行起钻和下钻作业。相较于传统的使用吊带等工具进行操作的方式，使用钻杆吊卡具有更高的灵活性和便捷性，能够有效地降低工作人员的劳动强度。
28.同时，所述接头15与第一凹槽32之间的斜坡倒角18设置为16
°
—20
°
。容易理解，相较于90
°
的垂直设置，这种斜坡式设置可以更有效地防止出现键槽卡钻现象。
29.图2为图1所示的用于钻井过程中的清砂装置的搅拌刀翼20的示意图。如图2所示，在所述的每个搅拌刀翼20的第一端22和第二端24还各设置有多个划眼齿40。所述划眼齿40优选地设置为金刚石复合片切削齿，并且其高度高于所述切削齿25。当所述用于钻井过程中的清砂装置100在随着钻头向井下钻进的过程中，所述划眼齿40能够切削油井内壁上的异形凸起，达到修整井筒内壁的目的，由此防止所述用于钻井过程中的清砂装置100或其他的井下工具在起钻或下钻过程中与位井筒内壁的异形凸起形成卡合，阻碍正常的起钻或下钻作业。
30.在一个优选的实施例中，所述搅拌刀翼20的第二端24的划眼齿40构造为与第一端22形成一定夹角的倒划眼齿45，由此提升所述搅拌刀翼20在不同运动状态下的修整井壁的效果。
31.除此之外，每个所述的搅拌刀翼20上的划眼齿40和倒划眼齿45的数量优选地设置为3个，实际的生产实践表明这种数量的设置具有最好的井壁修整效果。同时，所述采用敷焊的方式固定在所述搅拌刀翼上，从而增强焊接强度，增加所述划眼齿40和倒划眼齿45的稳定性。
32.以下简述根据本发明的用于钻井过程中的清砂装置100的工作过程。
33.本发明的用于钻井过程中的清砂装置100通过接头15连接在钻具的钻杆之间，并随着钻具一同下入油井之中。在钻头钻进的过程中，所述本体10能够随着钻杆进行同步旋转，带动搅拌刀翼20进行旋转，使得所述切削齿25能够主动地破坏钻头钻进时所产生的岩屑床，从而防止岩屑堆积在油井的内壁上。同时提高钻井液的湍动能，强化携岩效果，降低钻进的摩阻扭矩，避免钻具发生卡钻现象。
34.另一方面，所述搅拌刀翼20上的划眼齿40和倒划眼齿45能够钻头向井下钻进的过程切削油井内壁上的异形凸起，达到修整油井内壁的目的。从而防止所述用于钻井过程中的清砂装置100在起钻或下钻过程中与位于所述装置上方的异形凸起形成卡合，阻碍正常的起钻或下钻作业。
35.最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。