專利名稱：一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井的特殊井下工具，是一種用于 造斜段、水平段及深部直井段的具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具。
背景技術(shù)：
氣體鉆井具有機械鉆速快、有效發(fā)現(xiàn)與保護油氣層及有效治理惡性井漏等諸多技 術(shù)優(yōu)勢，是近年來我國大力發(fā)展的高效鉆井技術(shù)之一。近年來，氣體鉆井在我國獲得迅速發(fā) 展，已實施約300 口直井和少量水平井，同等條件下機械鉆速比泥漿鉆井提高3 15倍。但 氣體鉆井仍面臨許多待解決的技術(shù)難題，如鉆具失效問題、深直井和水平井的攜巖問題、井 壁穩(wěn)定性問題等?，F(xiàn)階段氣體鉆井井眼凈化的主要技術(shù)措施主要有1)大幅度增大注氣量對巖屑 的懸浮能力；2)短起下鉆清除巖屑床等。但是上述技術(shù)不但操作不便，影響鉆進施工周期， 而且費用較高。針對氣體鉆井巖屑易沉積的問題和現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種具有異性結(jié) 構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具。工具本體開有一分流噴孔，適當提高地面泵入流量 (增注5 30% )并通過合理設(shè)計分流孔徑，可確保不減少鉆頭流量的前提下，增大環(huán)空流 體對巖屑的推舉能力，有效繼能，防止巖屑沉降。分流噴孔結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣體鉆井防沉屑工具性能的影響較大，分流噴孔結(jié)構(gòu)參數(shù) (噴孔線形、開孔方位、開孔斜度和孔徑)對防沉屑工具的吹掃和推舉性能有很大影響，通 過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)可有側(cè)重的提高防沉屑工具吹掃能力和推舉能力，不同井段使用不同結(jié)構(gòu) 參數(shù)分流噴孔的防沉屑工具，可有效預(yù)防氣體鉆井發(fā)生沉屑卡鉆或減少其發(fā)生幾率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，緩解或防止造斜段、水平段及深部 直井段等不同井段巖屑沉降問題，特提供一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工 具。為了達到上述目的，本實用新型解決此問題所采用的技術(shù)方案是一種具有異性 結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，其結(jié)構(gòu)特征是本體上開有分流噴孔，分流噴孔流道 線形主要有一段連續(xù)線形、二段線形和三段線形三類。一段連續(xù)線形為流道由一段連續(xù)直 線，也可為一段連續(xù)曲線構(gòu)成；二段線形為流道由一段連續(xù)直線和一段曲線連接構(gòu)成，也可 由二段直線或者曲線連接而成，三段線性有二段不同斜度的直線形和一段錐線連接，也可 由二段直線和一段曲線連接，也可由兩段曲線和一段直線連接，也可由三段曲線連接。分流 噴孔的結(jié)構(gòu)主要由孔徑線形、開孔方位、開孔斜度和開孔直徑來決定。本實用新型具有的有益效果是1)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，對地面泵入量要求不 高，使用效果較好；2)不同孔徑可分得不同流量流體，所分流體相應(yīng)增加不同的攜巖能量； 3)不同線性分流噴孔的軸/切/徑向射流動能和射流峰值速度不同，根據(jù)鉆井攜巖需要和 擾流需要選用不同結(jié)構(gòu)的分流噴孔線性；4)開孔方位中ε為3° 30°內(nèi)，軸/切/徑向射流動能增降峰值不同，在造斜段或水平段可以使用；5)開孔斜度θ為10° 30°內(nèi)，不 同開孔斜度分流孔射流方位和軸/切/徑向射流動能不同，可根據(jù)不同井段選取不同開孔 斜度。本實用新型可用于造斜段、水平段及深部直井段的鉆井施工中，可有效防止或者避免 巖屑沉降，避免發(fā)生巖屑沉積卡鉆等井下復(fù)雜事故。

圖1是本實用新型氣體鉆井防沉屑工具分流噴孔開孔方位結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型氣體鉆井防沉屑工具分流噴孔開孔方位在xy面投影且中心線 與X正向夾角為ε示意圖；圖3是本實用新型氣體鉆井防沉屑工具分流噴孔開孔斜度θ結(jié)構(gòu) 示意圖；圖4是本實用新型分流噴孔線形為一段連續(xù)等距曲線形結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型分流噴孔線形為一段連續(xù)等距直線形結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型分流噴孔線形為一段連續(xù)出口較大錐形結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型分流噴孔線形為一段連續(xù)入口較大錐形結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型分流噴孔線形為一段連續(xù)出口較大橢圓形結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實用新型分流噴孔線形為一段連續(xù)入口較大橢圓形結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實用新型分流噴孔線形一段連續(xù)上側(cè)部分為入口較大橢圓形和下側(cè)部 分為直線形結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實用新型分流噴孔線形一段連續(xù)上側(cè)部分為出口較大橢圓形和下側(cè)部 分為直線形結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本實用新型分流噴孔線形一段連續(xù)上側(cè)部分為直線形和下側(cè)部分為出口 較大橢圓形結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本實用新型分流噴孔線形一段連續(xù)上側(cè)部分為直線形和下側(cè)部分為入口 較大橢圓形結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本實用新型分流噴孔線形二段直線形且夾角為a連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是本實用新型分流噴孔線形一段為錐形一段為直線形且二段夾角為a結(jié)構(gòu) 示意圖；圖16是本實用新型分流噴孔線形上側(cè)部分一段為半徑R曲線形一段為直線形，下 側(cè)部分二段直線形連接且夾角為a結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是本實用新型分流噴孔線形一段為錐形一段為直線形連接且二段夾角為a 入口較大結(jié)構(gòu)示意圖；圖18是本實用新型分流噴孔線形二段錐形連接且二段夾角為a入口較大結(jié)構(gòu)示 意圖；圖19是本實用新型分流噴孔線形一段為直線形一段為半徑R曲線形二段連接出 口較大結(jié)構(gòu)示意圖；圖20是本實用新型分流噴孔線形一段為直線形一段為半徑R曲線形二段連接入 口較大結(jié)構(gòu)示意圖；圖21是本實用新型分流噴孔線形入口端曲線形半徑為R，出口端曲線形半徑為Rl 二段曲線形連接結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖22是本實用新型分流噴孔線形上側(cè)部分為二段直線形連接且夾角為a，下側(cè)部 分為一段直線形結(jié)構(gòu)示意圖；圖23是本實用新型分流噴孔線形上側(cè)部分為一段直線形，下側(cè)部分為二段直線 形連接且夾角為a結(jié)構(gòu)示意圖；圖24是本實用新型分流噴孔線形為二段曲線半徑分別為R和Rl且構(gòu)成“S”形結(jié) 構(gòu)示意圖；圖25是本實用新型分流噴孔線形為二段直線形和中間一段錐形三段連接出口較 大結(jié)構(gòu)示意圖；圖26是本實用新型分流噴孔線形為二段直線形和中間一段錐形三段連接入口較 大結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1母螺紋，2本體，3分流噴孔，4公螺紋。
具體實施方式
由圖1所示，一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，包括母螺紋1、 本體2、分流噴孔3和公螺紋4構(gòu)成。本體2為整體式，其上、下端分別攻有母螺紋1和公螺 紋4，用于連接鉆桿或其它鉆具，在本體2上開有分流噴孔3，分流噴孔3主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為孔 徑線形、開孔方位、開孔斜度和開孔直徑。由圖1所示，在三維直角坐標系中，分流噴孔3中心軸線與χ軸正向的夾角為β， 與y軸正向的夾角為S，與ζ軸正向的夾角為Y。由圖2所示，工具分流噴孔開孔方位在xy面投影且中心線與χ軸正向的夾角為 ε , ε為3° 30°內(nèi)，孔徑值d為5 20mm內(nèi)。由圖3所示，開孔斜度θ為5° 30°內(nèi)。由圖4、5、6、7、8、9、10、11、12和13所示為一段連續(xù)分流噴孔3線形，一段連續(xù)線
形有等距直線形，也可為等距曲線形，也可為錐形，也可為橢圓形，也可為一部分為直線形 一部分為曲線形。由圖14、15、16、17、18、19、20、21、22、23和24所示為二段線形連接而成分流噴孔3
線性，分流噴孔3 二段線性有二段不同斜度的直線形，也可為二段不同的錐形，也可為二段 不同半徑的曲線形，也可為一段為直線形一段為曲線形，也可為一段為錐形一段為直線形 或者為曲線形。由圖25和26所示為三段線形連接而成分流噴孔3線性，分流噴孔3三段線性有 二段不同斜度的直線形和一段錐線連接，也可由二段直線和一段曲線連接，也可由兩段曲 線和一段直線連接，也可由三段曲線連接。分流噴孔3 —側(cè)為直線形一側(cè)為二段曲線形或者直線形，也可為一側(cè)為曲線形一 側(cè)為三段直線形或者三段曲線形，直線形、曲線形不同段數(shù)和相互組合可以構(gòu)成不同的分 流噴孔3線形。氣體鉆井中防沉屑工具分流噴孔3不同的孔徑線形、開孔方位、開孔斜度和開孔 直徑對分流噴孔3射流動力及其分布影響較大，不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)軸/徑/切向速度及其射 流動能不同，不同井段可根據(jù)需要選用不同結(jié)構(gòu)參數(shù)。分流噴孔3結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣體鉆井防 沉屑工具的吹掃和推舉性能有很大影響，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)可有側(cè)重的提高防沉屑工具吹掃能力和推舉能力
權(quán)利要求一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，在工具本體(2)上加工有分流噴孔(3)，本體(2)上端攻有母螺紋(1)、下端攻有公螺紋(4)，其特征是分流噴孔(3)流道線形主要有一段連續(xù)線形、二段線形和三段線形三類；分流噴孔(3)開孔方位中ε為3°～30°內(nèi)，斜度θ為5°～30°內(nèi)，直徑值d為5～20mm內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，其特征 是分流噴孔(3) —段連續(xù)線形為流道由一段連續(xù)直線形，也可為一段連續(xù)曲線形構(gòu)成；分 流噴孔(3) 二段線形為流道由一段直線形和一段曲線形連接構(gòu)成，也可由二段直線形或者 曲線形連接而成；分流噴孔(3)三段線形為流道由二段直線形和一段錐線形連接構(gòu)成，也 可由二段直線形和一段曲線形連接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，其 特征是分流噴孔(3) —段連續(xù)線形有等距離直線形，也可為等距離曲線形，也可為錐形， 也可為橢圓形，也可為一部分為直線形一部分為曲線形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，其 特征是分流噴孔(3) 二段線形有二段不同斜度的直線形，也可為二段不同的錐形，也可為 二段不同半徑的曲線形，也可為一段為直線形一段為曲線形，也可為一段為錐形一段為直 線形或者為曲線形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，其 特征是分流噴孔(3)三段線形有二段不同斜度的直線形和一段錐線形連接，也可由二段 直線形和一段曲線形連接，也可由兩段曲線形和一段直線形連接，也可由三段曲線形連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具，其特征 是分流噴孔(3) —側(cè)為直線形一側(cè)為二段曲線形或者直線形，也可為一側(cè)為曲線形一側(cè) 為三段直線形或者三段曲線形，直線形、曲線形不同段數(shù)和相互組合可以構(gòu)成不同的分流 噴孔⑶線形。
專利摘要本實用新型涉及用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井的一種具有異性結(jié)構(gòu)分流噴孔的氣體鉆井防沉屑工具。它能緩解或防止氣體鉆井中造斜段、水平段及深部直井段等不同井段巖屑沉降問題，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)可有側(cè)重的提高防沉屑工具吹掃能力和推舉能力。本實用新型在工具本體上加工有分流噴孔，本體上端攻有母螺紋、下端攻有公螺紋，其特征是分流噴孔流道線形主要有一段連續(xù)線形、二段線形和三段線形三類；分流噴孔開孔方位中ε為3°～30°內(nèi)，斜度θ為5°～30°內(nèi)，直徑值d為5～20mm內(nèi)。本實用新型可用于造斜段、水平段及深部直井段的鉆井施工中，可有效防止或者避免巖屑沉降，避免發(fā)生巖屑沉積卡鉆等井下復(fù)雜事故。
文檔編號E21B7/04GK201567982SQ20092024370
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者劉少胡, 祝效華, 童華 申請人:西南石油大學