一种超井径的井眼清扫短节的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油气田钻井工程领域，涉及一种定向井、大位移井、大斜度井或水平井钻井，超井径的井眼清扫短节。
【背景技术】
[0002]石油天然气钻井及地质勘探钻井一个尺寸井眼完钻后，需要进行通井作业，清除井壁微台阶和“大肚子”井眼沉积的岩肩，以便后续的电缆测井作业时，测井仪器能够靠重力作用滑入井眼底部，上提电缆完成测井作业。但由于定向井、大位移井、及大斜度井井眼倾斜，在井眼不规则或井眼扩大(如“大肚子”井眼)处会引起岩肩堆积，阻碍测井仪器的下入，导致电缆测井作业失败，且有可能引起测井作业事故，如岩肩堆积导致测井仪器上提、下放遇卡，形成事故。
[0003]常用的测井通井工具为螺旋叶片旋流式和刚性螺旋刀片式工具，其外径均明显小于原井眼直径，两种工具均依靠旋流作用提高钻井流体流速来冲洗清除岩肩，在井径规则井段能起到一定的作用，但在井径不规则井段，尤其是井径扩大率较大的“大肚子”井眼井段，钻井流体冲击力较弱，波及范围较小，由于通井工具的外径均小于原井眼直径，螺旋叶片旋流式和刚性螺旋刀片式两种工具的叶片或刀片均不能直接扫刮“大肚子”井眼内的岩肩，仅能影响表层岩肩，岩肩清除效果较差，不能有效预防和避免测井遇阻卡复杂事故的发生。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:为了清除定向井、大位移井及大斜度井等井径不规则井段和井径扩大率较大的“大肚子”井眼井段沉积的岩肩，降低测井仪器上提和下放的阻力，特提出一种超井径的井眼清扫短节。
[0005]本发明目的通过下述技术方案来实现:
[0006]一种超井径的井眼清扫短节，包括短节刚性本体和柔性清扫器，所述短节刚性本体外表中部区域设有环形槽，该环形槽表面分别设计有右旋螺纹和左旋螺纹；所述柔性清扫器整体一体成型于该环形槽上，其由套于环形槽上的柔性清扫器本体以及分布柔性清扫器本体外表上的若干组柔性柱组成；所述柔性清扫器本体外径(即柔性柱根部直径)小于原井眼(4)直径Dh 15?40%，柔性柱柱顶所在圆周直径Dt与原井眼直径
1.2 ( Dt/Dh^ 1.3，所述柔性柱底部外形为圆台，该圆台顶面与球面相接，圆台母线梯形边DE与其轴线OC夹角为α，其角度8度< α < 12度；所述柔性清扫器所用柔性材料的拉伸强度大于35MPa(25°C )，压缩永久变形量小于35% (150°C X70h)，磨耗指数大于150。
[0007]本发明基本原理是:柔性清扫器材料为柔性材料具有明显的柔性，可变形性非常强，能发生显著的弹性变形。大于原井眼直径的柔性清扫器旋转下入至井径规则井段时，可变型橡胶柱发生弯曲变形，将对井眼进行有预压力的直接清扫。当其下入至井径不规则或“大肚子”井段时，具有弹性的橡胶柱将回伸并接触井壁，能够直接清扫“大肚子”井眼内沉积的岩肩，在循环钻井液的携岩作用下，即可实现对岩肩的有效清除。
[0008]特别关键的是:特定限定的柔性清扫器本体尺寸，柔性柱尺寸、形状参数，比如，特定的柔性柱尺寸，可以实现对井径不规则井段和井径扩大率较大的“大肚子”井眼的直接有效清扫，橡胶清扫器可以顺利通过井眼，能很好地搅动岩肩；当Dt/Dh>1.3时，橡胶柱过长，柔性过大，岩肩搅动效果较差，橡胶柱过长叫明显大于DJf，橡胶柱在井内变形太大，将增大橡胶清扫器与井壁的摩擦阻力，还会减短橡胶柱的使用寿命；当Dt/Dh〈1.2时，橡胶柱尺寸过短，岩肩搅动深度过浅，应用范围受限一一特定柔性清扫器本体尺寸，柔性柱尺寸、形状参数三者参数的结合，保证了清扫速度、顺畅性与清扫效果的结合，能够适用于现有技术难点的清除定向井、大位移井及大斜度井等井径不规则井段和井径扩大率较大的“大肚子”井眼井段沉积的岩肩。
[0009]此外，本发明的环形槽的设计可增加柔性清扫器基体的厚度。由于井内环境复杂，井眼清扫短接需上下及旋转运动，井眼清扫短接所受摩阻较大，为增加柔性清扫器本体与短节刚性本体之间的粘固强度和可靠性，本发明的短节刚性本体的环形槽的表面加工有左旋和右旋螺纹。当柔性清扫器整体一体成型在短节刚性本体上时，柔性清扫器与短节刚性本体会形成相应的右旋和左旋嵌套，其在增加短节刚性本体与柔性清扫器的粘接面积的同时，由于左右螺旋嵌套耦合后可形成可靠的互锁，在井眼清扫短接复杂运动的清扫作业过程中，能有效防止短节刚性本体与柔性清扫器之间产生相对运动(包括相对的轴向运动和转动)。因此，本发明的短节刚性本体与柔性清扫器粘接牢固，可靠性强，寿命长。进一步的，所述柔性清扫器本体外表面一体成型若干组柔性柱可以降低模具设计的复杂性，并简化加工工艺，提高柔性清扫器的整体强度。
[0010]进一步的，所述橡胶磨耗指数大于150，压缩永久变形量小于35% (150°C X70h)，拉伸强度大于35MPa(25°C )，能够使橡胶柱在井底高温条件下具有较好的强度、弹性和使用寿命一一括号中参数为括号之前参数结果的测试条件；柔性柱的形状参数还可以一方面可以进一步降低橡胶柱的柔性，另一方面有利于橡胶柱脱模，降低橡胶清扫器的加工难度。
[0011]作为选择，所述短节刚性本体环形槽的表面至少设计3段螺纹，且该多段螺纹以右旋-左旋-右旋或左旋-右旋-左旋的方式相间布置。
[0012]上述方案中，多段旋向相反的螺纹相间布置局部加密了左右螺旋嵌套耦合的可靠的互锁，能增加短节刚性本体与橡胶清扫器本体之间的固结强度和可靠性，更能防止短节刚性本体与橡胶清扫器之间产生相对运动。
[0013]作为选择，所述柔性柱沿柔性清扫器本体周向均匀分布，轴向等距多组排列。
[0014]上述方案中，作为优选，所述橡胶柱周向均匀分布的排列可以使井眼清扫短节受力均匀，防止偏心；轴向等距多组排列可以增强工具的整体清扫效果。
[0015]作为进一步选择，所述柔性清扫器所用柔性材料为高分子材料。
[0016]作为进一步选择，所述柔性清扫器所用柔性材料为橡胶。
[0017]前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案:如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
[0018]本发明的有益效果:超过原井眼尺寸的井眼清洁短节能够直接清扫井径不规则井眼和井径扩大率较大的“大肚子”井眼内沉积的岩肩，在钻井液循环携岩作用下，能够实现岩肩的有效清除，提高井眼的清洁程度，降低测井仪器下入的阻力，避免通井作业时发生测井仪器遇阻卡事故。且本发明短节刚性本体与橡胶清扫器粘接牢固，可靠性强，寿命长。
【附图说明】
[0019]图1是本发明结构示意图。
[0020]图2是本发明下入已钻井眼的剖视图。
[0021]图3是图1中A-A剖视图。
[0022]图4是短节刚性本体中部右旋和左旋两段螺纹示意图。
[0023]图中标号:1 一短节刚性本体、Ia—左旋螺纹、Ib—右旋螺纹、2—橡Jj父清扫器、2a—橡胶清扫器本体、2b—橡胶柱、3 — “大肚子”井眼、4 一原井眼。
【具体实施方式】
[0024]下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0025]本发明提供一种超井径的井眼清扫短节，如附图1-4所示，由短节刚性本体I和橡胶清扫器2组成(柔性清扫器优选为高分子材料制成，如本实施例中的橡胶)，短节刚性本体I中部外径小于两端外径，由此形成一沿周向环绕短节刚性本体I外表的环形槽，环形槽表面分别设计有右旋螺纹Ia和左旋螺纹Ib (如图4)。橡胶清扫器2整体硫化在短节刚性本体I上，橡胶清扫器本体2a —体成型，且有若干组橡胶柱2b (如图2)，橡胶柱2b柱顶所在圆周直径Dt大于原井眼4直径D H，具体而言，橡胶柱2b柱顶所在圆周直径叫与原井眼4直径Dh的比为:1.2<Dt/Dh< 1.3。橡胶清扫器本体2a外径(即橡胶柱根部直径)小于原井眼4直径15?40%。橡胶柱2b中部外形为圆台，圆台顶面与球面相接(如图1-3)，圆台母线梯形边DE与其轴线OC夹角为α，其角度8度< α < 12度。橡胶清扫器2所用橡胶拉伸强度大于35MPa(25°C )，压缩永久变形量小于35% (150°C X70h)，磨耗指数大于150。作为优选，所述短节刚性本体中部的外表面至少设计有3段螺纹，且该多段螺纹以右旋-左旋-右旋或左旋-右旋-左旋的方式相间布置。橡胶柱2b沿橡胶清扫器本体2a周向均匀分布，轴向等距多组排列(如图1-3)。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超井径的井眼清扫短节，其特征在于:包括短节刚性本体(I)和柔性清扫器(2)，所述短节刚性本体(I)外表中部区域设有环形槽，该环形槽表面分别设计有右旋螺纹(Ia)和左旋螺纹(Ib);所述柔性清扫器(2)整体一体成型于该环形槽上，其由套于环形槽上的柔性清扫器本体(2a)以及分布柔性清扫器本体(2a)外表上的若干组柔性柱(2b)组成；所述柔性清扫器本体(2a)外径小于原井眼(4)直径Dh 15?40%，柔性柱(2b)柱顶所在圆周直径叫与原井眼(4)直径Dh的比为:1.2 ^ D t/Dh^ 1.3，所述柔性柱(2b)底部外形为圆台，该圆台顶面与球面相接，圆台母线梯形边DE与其轴线OC夹角为α，其角度8度< α < 12度；所述柔性清扫器(2)所用柔性材料的拉伸强度大于35MPa(25°C )，压缩永久变形量小于35% (150°C X 70h)，磨耗指数大于150。2.如权利要求1所述的超井径的井眼清扫短节，其特征在于:所述短节刚性本体(I)环形槽的表面至少设计3段螺纹，且该多段螺纹以右旋-左旋-右旋或左旋-右旋-左旋的方式相间布置。3.如权利要求1所述的超井径的井眼清扫短节，其特征在于:所述柔性柱(2b)沿柔性清扫器本体(2a)周向均匀分布，轴向等距多组排列。4.如权利要求1、2或3所述的超井径的井眼清扫短节，其特征在于:所述柔性清扫器(2)所用柔性材料为高分子材料。5.如权利要求4所述的超井径的井眼清扫短节，其特征在于:所述柔性清扫器(2)所用柔性材料为橡胶。
【专利摘要】本发明公开了一种超井径的井眼清扫短节，属于油气田钻井工程领域，包括短节刚性本体和柔性清扫器，所述短节刚性本体外表中部区域设有环形槽，该环形槽表面分别设计有右旋螺纹和左旋螺纹；所述柔性清扫器整体一体成型于该环形槽上，其由套于环形槽上的柔性清扫器本体以及分布柔性清扫器本体外表上的若干组柔性柱组成。本发明可以清除定向井、大位移井及大斜度井等井径不规则井段和井径扩大率较大的“大肚子”井眼井段沉积的岩屑，降低测井仪器上提和下放的阻力，特提出一种超井径的井眼清扫短节。
【IPC分类】E21B37/00
【公开号】CN104929579
【申请号】CN201510241145
【发明人】练章华, 胡中志, 张颖, 林铁军, 周谧
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月13日