CN211038547U - 一种岩屑床清除工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种岩屑床清除工具，一种岩屑床清除工具，包括筒体，所述筒体的两端分别设有上接头和下接头，所述上接头和下接头之间设有用于清除岩屑的工作段，所述工作段的圆周面上周向间隔设有多个导流槽，所述导流槽的平面展开形状包括在工作段的轴向方向上并列的两个以上V形段，相邻两个导流槽之间形成用于搅动钻井液的扰流棱，导流槽的最下端的V形段的轴向尺寸小于位于其上侧的V形段的轴向尺寸，所述扰流棱的最大径向尺寸大于上接头和下接头任意一个的最大径向尺寸。该工具对岩屑具有更好的破坏和清除作用，解决了现有技术中的岩屑床清除工具不能很好的破坏和清除岩屑床，存在较大的井下隐患的问题。

Description

一种岩屑床清除工具

技术领域

本实用新型涉及一种岩屑床清除工具。

背景技术

大斜度及水平井定向井施工中，由于岩屑的沉降原理，在井斜30～60°井段最易形成岩屑床，而岩屑床的危害很大，轻则导致下钻遇阻、电测遇阻，重则发生岩屑床卡钻，存在极大的井下隐患。破坏岩屑床的途径有机械式和化学式，机械式通常作法是短起下钻，化学式通过提高泥浆悬浮能力来实现，但仅通过短起下钻还不足以真正达到破坏岩屑床的目的。需要一种工具在钻进中和通井时让“钻具自身具有清除岩屑床”能力，在一定程度上通过机械旋转搅动而破坏、清除岩屑床，而又不影响钻具特性，从而实现大斜度及水平井内岩屑床的有效清除。

授权公告号为CN2888057Y，授权公告日为2007.04.11的中国实用新型专利公开了一种井眼清砂接头，该井眼清砂接头的上接头、下接头通过螺纹连接两端钻具，串联在钻具指定位置与钻杆连接在一起，工具段外圆壁上开有特定角度的V形螺旋槽，V形螺旋槽相当于V形导流槽。井眼清砂接头作为岩屑床清除工具使用，工作时V形导流槽可产生扫向井壁的径向分流，破坏井壁岩屑床，并改变大斜度、水平井段内局部井段的钻井液流动状态，提高环空岩屑悬浮能力和泥浆的携带能力。

但是，上述工作段上的V形导流槽对周围钻井液流态影响有限，不能对岩屑床起到很好的破坏和清除作用，井下仍然存在较大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种岩屑床清除工具，以解决现有技术中的岩屑床清除工具不能很好的破坏和清除岩屑床，存在较大的井下隐患的问题。

本实用新型的岩屑床清除工具采用如下技术方案：

一种岩屑床清除工具，包括筒体，所述筒体的两端分别设有上接头和下接头，所述上接头和下接头之间设有用于清除岩屑的工作段，所述工作段的圆周面上周向间隔设有多个导流槽，所述导流槽的平面展开形状包括在工作段的轴向方向上并列的两个以上V形段，相邻两个导流槽之间形成用于搅动钻井液的扰流棱，导流槽的最下端的V形段的轴向尺寸小于位于其上侧的V形段的轴向尺寸，所述扰流棱的最大径向尺寸大于上接头和下接头任意一个的最大径向尺寸。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的岩屑床清除工具上的导流槽平面展开形状包括在工作段的轴向方向上并列的两个以上V形段，相邻导流槽之间形成用于搅动钻井液的扰流棱；首先，扰流棱的最大径向尺寸大于上接头和下接头任意一个的最大径向尺寸，使钻井液在工作段处具有更大的流速，增加的流速对工具周围的岩屑可产生强烈的冲洗作用，且有利于工作段接触下井壁；其次，与现有技术中工作段上导流槽为V形槽相比，两个以上V形段组成的导流槽对钻井液具有更多次的导向作用，可多次改变来流方向，工作段处钻井液流速的增加及来流方向的改变二者结合可增大工具周围钻井液的紊流程度，从钻井水力学的角度考虑，这对携岩和清岩是十分有利的；

除此之外，最下端的V形段最先对沉积的岩屑进行扰动，沉积的岩屑对工作段具有较大的阻力，待最下端的V形段将岩屑扰动后，部分岩屑被钻井液携带，此时工作段周围的钻井液及岩屑对工具的阻力相对较小，最下端的V形段的轴向尺寸小于位于其上侧的V形段的轴向尺寸，有利于减小工具工作过程受到的阻力，避免钻杆上的动力过多的用于岩屑清除，保证钻井速度。该工具对岩屑具有更好的破坏和清除作用，解决了现有技术中的岩屑床清除工具不能很好的破坏和清除岩屑床，存在较大的井下隐患的问题。

为更好的清除岩屑，扰流棱上具有与导流槽的各V形段一一对应的V形部分，扰流棱上最下端的V形部分的最大径向尺寸小于位于其上侧的V形部分的最大径向尺寸，在岩屑床清除工具工作时，钻井液在工具周围的流动曲线由下至上逐渐远离岩屑床清除工具的轴线，最下端的V形部分的径向尺寸小于位于其上侧的V形部分的径向尺寸有利于对下层岩屑进一步扰动，可更好的清除岩屑。

为简化工具结构，导流槽的各V形段首尾相接。

为减小扰流棱和过渡段处的流动阻力，所述上接头与工作段、下接头与工作段之间均设有过渡段，所述扰流棱上下两端与相应过渡段连接处呈弧形，有利于减小扰流棱与过渡段处的流动阻力，使岩屑快速回到环空中。

为增加岩屑床清除工具的使用寿命，所述上接头和下接头上均设有连接螺纹，上接头和/或下接头上于连接螺纹与工作段之间设有待加工螺纹段，当连接螺纹出现损坏时，可将连接螺纹去掉，之后在待加工螺纹段上加工连接螺纹，避免影响工具的继续使用，保证工具的使用寿命。

为避免岩屑粘附于导流槽内，所述扰流棱朝向转动方向的侧面为内凹面，所述扰流棱背向转动方向的侧面与导流槽平滑连接，这样被扰流棱扰动的岩屑可沿扰流棱背向转动方向的侧面与导流槽的平滑连接处快速回到环空中，而不会粘附于导流槽内。

为简化岩屑床清除工具结构，同时保证清除能力，所述导流槽的平面展开形状的V形段设有两个。

为防止筒体磨损，所述扰流棱包括扰流棱本体和镶嵌在扰流棱本体外侧的钨钢合金块。

附图说明

图1为本实用新型的岩屑床清除工具的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中工作段的截面图；

图3为图1中扰流棱的截面示意图。

图中：1-上接头；2-过渡段；3-扰流棱；4-导流槽；5-下接头；31-外弧形段；32-内凹段；33-内弧形段；34-平滑连接段；301-扰流棱本体；302-钨钢合金块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的岩屑床清除工具的具体实施例，如图1所示，岩屑床清除工具包括筒体，筒体的两端分别设有上接头1、下接头5，使用时，通过上接头1、下接头5将岩屑床清除工具与钻具连接。

上接头1和下接头5之间设有用于清除岩屑的工作段，工作段的圆周面上周向间隔设有五道导流槽4，相邻两个导流槽4之间形成用于搅动钻井液的扰流棱3，扰流棱3也设有五个。

导流槽4的平面展开形状由在工作段的轴向方向上并列的、两个首尾相接的V形段组成，且处于下侧的V形段的轴向尺寸小于位于其上侧V形段的轴向尺寸，即下侧V形段的长度小于上侧V形段的长度。为了对岩屑具有更好的清除作用，扰流棱3上各处的径向尺寸均大于上接头1和下接头5任意一个的径向尺寸。

首先，扰流棱3的径向尺寸大于两端接头处的径向尺寸，使钻井液在工作段处具有更大的流速，增加的流速对工具周围的岩屑可产生强烈的冲洗作用，且有利于扰流棱3接触下井壁；其次，与现有技术中工作段上导流槽为V形槽相比，两个V形段组成的导流槽4对钻井液具有更多次的导向作用，可多次改变来流方向，工作段处钻井液流速的增加及来流方向的改变二者结合可增大工具周围钻井液的紊流程度，从钻井水力学的角度考虑，这对携岩和清岩是十分有利的。

除此之外，最下侧的V形段最先对沉积的岩屑进行扰动，沉积的岩屑对工作段具有较大的阻力，待最下端的V形段将岩屑扰动后，部分岩屑被钻井液携带，此时工作段周围的钻井液及岩屑对工具的阻力相对较小，下侧的V形段的轴向尺寸小于位于其上的V形段的轴向尺寸，有利于减小工具工作过程受到的阻力，避免钻杆上的动力过多的用于岩屑清除，保证钻井速度。

工作段特殊的外形结构还具有对岩屑的破碎作用，使沉积的岩屑由大块变为易于携带的小块，在工具搅动过程中，将岩屑从低速区带到井眼高边的高速区，使已经沉降的岩屑重新得以回到环空，对岩屑具有很好的破坏和清除作用，解决了现有技术中的岩屑床清除工具不能很好的破坏和清除岩屑床，大大降低，甚至消除了井下安全隐患。

如图1所示，上接头1与工作段、下接头5与工作段之间均设有过渡段2，扰流棱3上端与上侧的过渡段2连接处、扰流棱3下端与下侧的过渡段2连接处均呈弧形，连接处呈弧形可减小扰流棱3与过渡段2连接处的流动阻力，有利于岩屑快速回到环空中。

如图1所示，扰流棱3上具有与导流槽4的各V形段一一对应的V形部分，扰流棱3上处于下侧的V形部分的最大径向尺寸小于处于上侧的V形部分的最大径向尺寸，在岩屑床清除工具工作时，钻井液在工具周围的流动曲线由下至上逐渐远离岩屑床清除工具的轴线，最下端的V形部分的径向尺寸小于位于其上侧的V形部分的径向尺寸有利于对下层岩屑进一步扰动，可更好的清除岩屑。

上接头1和下接头5上均设有用于与钻具连接的连接螺纹，上接头1和下接头5上于连接螺纹与工作段之间设有待加工螺纹段，当连接螺纹出现损坏时，可将连接螺纹去掉，之后在待加工螺纹段上加工连接螺纹，避免影响工具的继续使用，增加工具的使用寿命。需要说明的是，本实施中待加工螺纹段的长度应满足可三次重新加工连接螺纹的要求。

如图2所示，使用时岩屑床清除工具沿图2所示的箭头方向转动，工作段的截面包括依次连接的外弧形段31、内凹段32、内弧形段33和平滑连接段34。内凹段32由扰流棱3朝向转动方向的内凹面的截面形成，平滑连接段34由扰流棱3背向转动方向的侧面与导流槽4的平滑连接处的截面形成，外弧形段31、内弧形段33分别由扰流棱3的顶面、导流槽4的槽底截面形成。这样被扰流棱3扰动的岩屑可沿导流槽、平滑连接处快速回到环空中，而不会粘附于导流槽4内。

如图3所示，为防止筒体磨损，各扰流棱3均包括扰流棱本体301和镶嵌在扰流棱本体301外侧的钨钢合金块302。

钻井时将该工具的两端与井下钻具连接，每三根钻杆或六根钻杆可连接一个岩屑床清除工具，每次的钻具组合中应至少使用五个以上的岩屑床清除工具，这样可以在正常钻井钻进工况下和通井的工况下加大清除岩屑床的井段，达到清洁井下岩屑的目的。

当岩屑床清除工具从井下起出需要检查保养时，只需将两端连接螺纹清洗干净，涂上黄油即可。发现有连接螺纹损伤时可在车床上于待加工螺纹段上重新加工连接螺纹，每次加工长度应小于10cm。

与现有技术中的岩屑床清除工具相比，本实用新型的岩屑床清除工具具有更强的破坏和清除岩屑床的能力，操作可行，解决了岩屑床沉积后难以破坏、清除的问题，消除了井下安全隐患，且节约了钻井施工时间，降低工程成本。

本实施例中的导流槽4的平面展开形状由在工作段的轴向方向上并列的、两个首尾相接的V形段组成，且下侧的V形段的径向尺寸小于上侧的V形段的径向尺寸，扰流棱3上处于下侧的V形部分的最大径向尺寸小于处于上侧的V形部分的最大径向尺寸；在其他实施例中，导流槽的平面展开形状可由三个以上沿工作段的轴向方向并列的V形段组成，扰流棱上处于最下端的V形部分的最大径向尺寸可等于处于上侧的V形部分的最大径向尺寸；相邻的V形段也可通过矩形段连接；工作段上导流槽、扰流棱的数量可设置三个、四个或六个以上。

本实施例中扰流棱3上下两端与相应过渡段2连接处呈弧形，在其他实施例中，扰流棱的端部与相应过渡段连接处可为流线型或者倒角结构。

本实施例中的上接头1和下接头5上均设有待加工螺纹段；在其他实施例中，可仅在上接头或下接头上设置待加工螺纹段，或者均不设置待加工螺纹段。

本实施例中扰流棱3朝向转动方向的侧面为内凹面，扰流棱3背向转动方向的侧面与导流槽4平滑连接。在其他实施例中，扰流棱朝向转动方向的侧面可为沿工作段的径向延伸的平面，扰流棱背向转动方向的侧面与导流槽也可通过沿工作段径向延伸的平面连接。

本实施例中的扰流棱本体外镶嵌有钨钢合金块，在其他实施例中，扰流棱本体可由硬度较好的耐磨材料制成，如钨钢合金制成，而不用在扰流棱本体外侧镶嵌钨钢合金块。

Claims (8)

1.一种岩屑床清除工具，包括筒体，所述筒体的两端分别设有上接头和下接头，所述上接头和下接头之间设有用于清除岩屑的工作段，其特征是，所述工作段的圆周面上周向间隔设有多个导流槽，所述导流槽的平面展开形状包括在工作段的轴向方向上并列的两个以上V形段，相邻两个导流槽之间形成用于搅动钻井液的扰流棱，导流槽的最下端的V形段的轴向尺寸小于位于其上侧的V形段的轴向尺寸，所述扰流棱的最大径向尺寸大于上接头和下接头任意一个的最大径向尺寸。

2.根据权利要求1所述的岩屑床清除工具，其特征是，扰流棱上具有与导流槽的各V形段一一对应的V形部分，扰流棱的最下端V形部分的最大径向尺寸小于位于其上侧的V形部分的最大径向尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的岩屑床清除工具，其特征是，导流槽的各V形段首尾相接。

4.根据权利要求1或2所述的岩屑床清除工具，其特征是，所述上接头与工作段、下接头与工作段之间均设有过渡段，所述扰流棱上下两端与相应过渡段连接处呈弧形。

5.根据权利要求1或2所述的岩屑床清除工具，其特征是，所述上接头和下接头上均设有连接螺纹，上接头和/或下接头上于连接螺纹与工作段之间设有待加工螺纹段。

6.根据权利要求1或2所述的岩屑床清除工具，其特征是，所述扰流棱朝向转动方向的侧面为内凹面，所述扰流棱背向转动方向的侧面与导流槽平滑连接。

7.根据权利要求1或2所述的岩屑床清除工具，其特征是，所述导流槽的平面展开形状的V形段设有两个。

8.根据权利要求1或2所述的岩屑床清除工具，其特征是，所述扰流棱包括扰流棱本体和镶嵌在扰流棱本体外侧的钨钢合金块。

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