硬地层水平井通井用划眼器的制作方法

1.本实用新型涉及一种钻井用划眼工具，尤其涉及一种硬地层水平井通井用划眼器，属于井下划眼器技术领域。


背景技术：

2.很多水平井在起钻时无法直接用吊卡正常起钻，必须采取倒划眼方式才能起出井筒。倒划眼产生的岩屑在上返过程中会在大狗腿或扭方位的井段堆积，容易出现憋泵、憋停顶驱的现象。目前一般采用“牙轮钻头＋钻具稳定器”的钻具组合通井，依靠牙轮钻头和稳定器刀翼保径块对井壁进行刮削，通井到底后依靠钻具高转速旋转及钻井液的大排量循环，将井底的岩屑冲离井底，通井过程中井内岩屑床、厚泥饼难以被破坏，且岩屑向上运移后，随着钻井液冲击能量的降低，仍会逐步下沉，在距离井底一定距离的位置再次形成岩屑床。使用的钻具稳定器多为直刀翼或螺旋刀翼，刀翼宽度与长度过长，导致与井壁接触面积较大，增大了摩擦阻力。且钻具稳定器布齿有限，不具备处理井下垮塌物的能力，一旦出现井壁垮塌，掉块落在稳定器上，无法进行切削破碎，很容易发生卡稳定器事故，随着岩屑不断堆积，堵塞排屑槽，极易憋泵，加剧复杂处理难度。
3.目前常规应用的随钻划眼器，虽然对刀翼上的主动切削单元切削齿进行了优化分布，调整了切削齿布局角度，也采用了高强度的硬质合金齿柱增强耐磨性，但是在使用过程效果并不太理想，经过现场应用发现，随钻划眼器刀翼锥度角的设计较大，当井壁存在大台阶时，划眼器锥度角先接触井壁台阶，较大的锥度角增加了起钻过程中的超拉力，容易使钻具出现自锁现象。为了增加划眼器与井壁之间稳定性，螺旋刀翼缠绕角角度过大，不利于岩屑返出及钻具高速旋转，增加了憋泵、憋停顶驱风险，需要带泵才能起出。螺旋刀翼本体外径欠尺寸较多，难以对大肚子井段井壁形成有效切削，一般需要多次通井才能满足下步施工要求；划眼器只在锥度角位置布置了单排切削齿，一旦有掉块卡在井壁与锥度角之间，无法进行反向研磨破碎，随着岩屑不断堆积，易堵塞排屑槽，出现憋泵。螺旋刀翼本体上的硬质合金柱为圆柱形构造，与硬地层为点接触模式，划眼时扭矩较大，易憋停顶驱。
4.随着勘探开发的逐年深入，川西中浅层水平井已进入开发中后期，以沙溪庙组气藏为主力产层，地层压力系数达1.38～1.91，属高压-异常高压型气藏，砂泥岩互层频繁，井壁稳定性差，地层非均质性强，可钻性差。受井身质量差、井身轨迹狗腿大、井眼净化差、岩屑床厚度大、钻井液性能差等因素的影响，水平井普遍存在完井及下套管井眼准备时间长，某施工井最多通井10次，耗时达30天，给后期的完井作业造成重大的困难和挑战。因此亟需一种专项通井工具对井眼进行修复，确保后续作业安全。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种硬地层水平井通井用划眼器，能对硬地层水平井中存在缩径、台阶、垮塌井段井壁进行修复，提高井眼清洗效果，改善井身质量，缩短通井作业时间，降低钻井及完井作业的风险。
6.为解决以上技术问题，本实用新型的一种硬地层水平井通井用划眼器，包括柱体，沿柱体轴线设有柱体中心孔，所述柱体的上端设有锥形母螺纹，所述柱体的下端设有锥形公螺纹，所述柱体中段外壁均匀设有多个螺旋刀翼，各螺旋刀翼的扶正棱上分别嵌有多颗硬质合金柱，所述螺旋刀翼的上下两端分别通过锥度坡面与柱体相连，相邻螺旋刀翼之间分别设有螺旋过流槽，各螺旋过流槽的上部分别设有向上喷射的上喷射孔，各螺旋刀翼及锥度坡面的切削面分别嵌有多颗三棱切削齿，上、下锥度坡面背向切削面的边沿分别嵌有多颗锥形切削齿。
7.作为本实用新型的改进，所述硬质合金柱在各螺旋刀翼的外壁设有一排或两排以上，每排硬质合金柱沿螺旋刀翼的螺旋线均匀排列。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述锥度坡面分为两段靠近柱体的为第一坡面，靠近螺旋刀翼的为第二坡面，第一坡面起点与柱体外表面之间的夹角分别为30
°
，第二坡面起点与柱体轴线之间的夹角分别为20
°
。
9.作为本实用新型的进一步改进，当井筒直径≤8
½
英寸时，所述螺旋刀翼的本体外径为井筒直径减去1/16英寸；当井筒直径》8
½
英寸时，所述螺旋刀翼的本体外径为井筒直径减去1/8英寸或1/16英寸；螺旋刀翼的宽度为40-50mm。
10.作为本实用新型的进一步改进，相邻三棱切削齿之间的间距为10cm。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述上喷射孔的外端口向上倾斜，所述上喷射孔的轴线与柱体轴线之间的夹角为45
°
。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述硬质合金柱的出露高度为4mm，各硬质合金柱的顶部设有圆弧形坡面，各圆弧形坡面的底部直径为2mm，坡度角为30
°‑
45
°
。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述螺旋刀翼均匀分布有三个，均为右旋且缠绕角为270
°‑
360
°
。
14.相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：1、可以解决常规通井工具及随钻划眼器不能对井壁进行有效修复，通井耗时长，井下风险高等问题及弊端，通过优化螺旋刀翼锥度角、缠绕角、本体外径、刀翼宽度、布齿等关键指标，提高了划眼器的稳定性、垮塌物的通过性及井壁修复能力，增加上喷射孔，提高倒划眼效果及通井质量。
15.2、本通井用划眼器能对存在缩径、台阶、垮塌井段井壁进行修复，提高井眼清洗效果，改善井身质量，经过本工具通井后可以形成一个高质量的光滑井眼，且划眼时扭矩小，减少对钻具损害，降低井下钻具事故风险，缩短通井作业时间，提高起下钻时效，降低钻井及完井作业的风险等。
附图说明
16.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。
17.图1为本实用新型硬地层水平井通井用划眼器的主视图；
18.图2为本实用新型中螺旋刀翼的截面图；
19.图3为本实用新型中三棱切削齿的立体图；
20.图4为本实用新型中锥形切削齿的立体图；
21.图5为本实用新型中硬质合金柱的立体图。
22.图中：1.柱体；1a.锥形母螺纹；1b.柱体中心孔；1c.锥形公螺纹；2.螺旋刀翼；3.锥度坡面；3a.第一坡面；3b.第二坡面；4.硬质合金柱；5.三棱切削齿；6.锥形切削齿；7.螺旋过流槽；8.上喷射孔。
具体实施方式
23.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。
24.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。
26.如图1至图5所示，本实用新型的硬地层水平井通井用划眼器，包括柱体1，沿柱体轴线设有柱体中心孔1b，柱体1的上端设有锥形母螺纹1a，柱体1的下端设有锥形公螺纹1c，柱体中段外壁均匀设有多个螺旋刀翼2，螺旋刀翼2均匀分布有三个，均为右旋且缠绕角为270
°‑
360
°
，以利于钻具旋转和岩屑返出，有利于提高钻井液循环效率。螺旋刀翼2与柱体1为一体式结构，安全可靠，耐久性高。
27.各螺旋刀翼2的扶正棱上分别嵌有多颗硬质合金柱4，螺旋刀翼2的上下两端分别通过锥度坡面3与柱体1相连。硬质合金柱4的出露高度为4mm，各硬质合金柱4的顶部设有圆弧形坡面，各圆弧形坡面的底部直径为2mm，坡度角为30
°‑
45
°
。圆弧形坡面构造使硬质合金柱4与硬地层为线平滑接触，划眼时扭矩较小；所布置齿均采用低温钎焊方式，增强稳定性。
28.螺旋刀翼2本体上下两侧与钻具体接触的锥度角部位均设计为两段制弧形构造，即锥度坡面3靠近柱体1的为第一坡面3a，靠近螺旋刀翼2的为第二坡面3b，二个坡面间弧形过渡。第一坡面3a远离螺旋刀翼2的起点与柱体外表面之间的夹角分别为30
°
，第二坡面3b起点与柱体轴线之间的夹角分别为20
°
，较小的倒角面角度使垮塌物不容易在坡面上堆积，也减小了卡钻的风险。
29.相邻螺旋刀翼2之间分别设有螺旋过流槽7，为提高划眼器倒划眼携砂效果，各螺旋过流槽7的上部分别设有向上喷射的上喷射孔8，上喷射孔8的外端口向上倾斜，上喷射孔8的轴线与柱体轴线之间的夹角为45
°
。上喷射孔8可以依据具体的井下情况安装不同尺寸的喷嘴，以达到不同的水马力要求。正划眼时可以阻止上部岩屑沉降，倒划眼时上喷射孔8可以对上返的岩屑进行二次加速，增加岩屑运移的能量，保证岩屑运移效果，最大限度保证井眼净化效果，防止出现泥包，保证通井质量。
30.各螺旋刀翼2及锥度坡面3的切削面分别嵌有多颗三棱切削齿5，间隔10cm布置一颗三棱切削齿5，以提高横向研磨及切削效果。
31.上、下锥度坡面3背向切削面的边沿分别嵌有多颗锥形切削齿6，以提高弧面的稳定性。螺旋刀翼2两侧采用攻击性及抗冲击性较强的三棱切削齿5和锥形切削齿6，均为pdc切削齿，减少崩齿概率，提高划眼器的破岩效率及使用寿命。
32.硬质合金柱4在各螺旋刀翼2的外壁设有一排或两排以上，通常交叉分布两排，每
排硬质合金柱4沿螺旋刀翼2的螺旋线均匀排列。
33.螺旋刀翼2本体外径尺寸设计为欠尺寸，其中当井筒直径≤8
½
英寸时，螺旋刀翼2的本体外径为井筒直径减去1/16英寸；当井筒直径》8
½
英寸时，螺旋刀翼2的本体外径为井筒直径减去1/8英寸或1/16英寸；螺旋刀翼2的宽度为40-50mm，以保证岩屑顺利通过排屑槽。
34.在遇到规则井眼时，螺旋刀翼扶正棱上的硬质合金柱4首先接触井壁，对井壁存在的微小突起、岩屑床等进行修刮，提高井眼质量；在遇到不规则井壁时，螺旋刀翼切削面上的三棱切削齿5先接触井壁进行修复，硬质合金柱4对井壁进行二次修复，尽量减少对井壁泥饼的破坏，维持井眼稳定性。
35.在遇到井下垮塌物时，井下垮塌物首先是落到螺旋刀翼末端坡面位置，通过上提、下放或正反转钻具，螺旋刀翼本体上的pdc切削齿及坡面上的pdc切削齿对垮塌物进行切削破碎，避免大块垮塌物堆积造成卡钻，避免上提时卡死钻头，解决井下垮塌造成卡钻的难题。同时还能清洁堆积岩屑床，改善井眼质量，大大降低了卡钻事故的发生。
36.以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，非因此局限本实用新型的专利保护范围，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。除上述实施例外，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还可以有其他实施方式。本实用新型还会有各种变化和改进，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。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。