本發(fā)明涉及一種機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，尤其是通過機械和水力兩種聯(lián)合清砂的方式組成的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，屬于鉆井工程。

背景技術(shù)：

1、隨著非常規(guī)油氣的深入開發(fā)，大位移井技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛。為實現(xiàn)非常規(guī)油氣的高效開發(fā)，大位移井井深不斷增加，水平段長度不斷增大。在大位移井的鉆進過程中，受井斜角、巖屑粒度和環(huán)空水力參數(shù)等因素的影響易形成巖屑床，巖屑床的存在容易吸附鉆柱，導(dǎo)致鉆進過程中產(chǎn)生過大的摩阻扭矩，造成鉆壓傳遞困難，甚至導(dǎo)致沙卡鉆具等事故，嚴(yán)重影響鉆進的效率及安全性。

2、增大水力排量加強水力攜巖是削減巖屑床提高井眼清潔度的有效方法，但隨著井深的增加，受地面機泵設(shè)備性能的限制，水力參數(shù)無法過度強化，因此鉆井實踐中逐漸發(fā)展出巖屑床清除工具配合水力攜巖，常見屑床清除工具主要利用自身的螺旋槽攪動鉆井液并將其中的巖屑從螺旋槽通道排出，但現(xiàn)有技術(shù)中的巖屑床清除工具在隨鉆柱轉(zhuǎn)動時，通常僅繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動時形成的渦流較小，經(jīng)常會有巖屑附著其上難以清除，所以巖屑清除工具在實際工作中經(jīng)常會因為對巖屑的攪動不足造成排屑效率低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，利用鉆進過程中鉆桿的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生繞井眼軸線的渦動效應(yīng)，機械擾動巖屑床的同時帶動過流鉆井液形成繞軸螺旋流體；同時利用桿體上的噴嘴，將鉆桿內(nèi)的鉆井液高速噴出，加速巖屑剝離巖屑床并進入環(huán)空流體中，在鉆井液的流動裹挾下，提高巖屑的運移能力，提高井眼清潔程度。

2、根據(jù)本發(fā)明所述的一種機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，包括：

3、鉆桿本體，

4、設(shè)置在所述鉆桿本體上的螺旋凸起，所述螺旋凸起設(shè)置在所述鉆桿本體的一側(cè)，使所述鉆桿本體的質(zhì)心偏離其中心軸；以及

5、設(shè)置在所述鉆桿本體上的噴水機構(gòu)，所述噴水機構(gòu)間歇性地沿所述鉆桿本體的側(cè)面沿徑向噴出鉆井液。

6、本發(fā)明的進一步改進在于：所述螺旋凸起外壁的一側(cè)為內(nèi)凹的凹型面，另一側(cè)為凸出的圓弧面。

7、本發(fā)明的進一步改進在于：所述螺旋凸起設(shè)置在鉆桿本體的一側(cè)位于中間的部位，并且所述鉆桿本體兩端各預(yù)留1～2m長圓柱體。

8、本發(fā)明的進一步改進在于：所述噴水機構(gòu)包括設(shè)置在所述鉆桿本體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，以及設(shè)置在所述鉆桿本體側(cè)壁上的噴嘴；所述轉(zhuǎn)子在鉆井液的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，并且在所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有與所述噴嘴相配合的流道機構(gòu)，所述流道機構(gòu)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而間歇性地與所述噴嘴連通。

9、本發(fā)明的進一步改進在于：所述轉(zhuǎn)子包括中心軸，所述中心軸的外側(cè)設(shè)置有輪廓筒，所述輪廓筒與所述中心軸之間通過若干螺旋葉片相連；

10、鉆桿本體的內(nèi)部設(shè)置有臺階面，所述臺階面上形成轉(zhuǎn)子安裝腔，所述輪廓筒設(shè)置在轉(zhuǎn)子安裝腔內(nèi)。

11、本發(fā)明的進一步改進在于：所述流道機構(gòu)包括設(shè)置在輪廓筒的側(cè)面的輪廓筒流道，所述鉆桿本體的側(cè)面設(shè)置有鉆桿本體管壁流道，所述噴嘴設(shè)置在所述鉆桿本體管壁流道的外側(cè)。

12、本發(fā)明的進一步改進在于：所述噴嘴設(shè)置在所述螺旋凸起上并靠近凹型面的一側(cè)。

13、本發(fā)明的進一步改進在于：所述輪廓筒的外壁與所述鉆桿本體的內(nèi)壁之間設(shè)置有滑動軸承。

14、本發(fā)明的進一步改進在于：所述輪廓筒的端部與所述鉆桿本體的臺階面之間設(shè)置有止推軸承。

15、本發(fā)明的進一步改進在于：所述輪廓筒的外壁與所述鉆桿本體的內(nèi)壁之間設(shè)置有密封總成。

16、本發(fā)明的進一步改進在于：單個所述機械水力聯(lián)合清砂鉆桿與一個或多個普通鉆桿間隔安裝；或者多個所述機械水力聯(lián)合清砂鉆桿串接組合成一組與普通鉆桿間隔安裝。

17、本發(fā)明的進一步改進在于：多個所述機械水力聯(lián)合清砂鉆桿串接組合成一組與普通鉆桿間隔安裝時，螺旋凸起處于同一側(cè)。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

19、本發(fā)明所述一種機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其中鉆桿本體因一側(cè)存在螺旋凸起，在鉆柱自轉(zhuǎn)時，螺旋凸起一方面對井眼低邊的巖屑床進行切向推動，另一方面螺旋凸起造成鉆桿本體質(zhì)量偏心，當(dāng)鉆柱自轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生離心作用力，該離心作用力帶動鉆桿脫離井眼低邊，并在井眼環(huán)空中繞井眼軸線渦動，使井眼低邊的巖屑床被鉆柱機械擾動，形成對巖屑床的機械破壞作用；同時，噴水機構(gòu)通過鉆井液間歇噴出，加速巖屑剝離巖屑床并進入環(huán)空流體中，從而起到機械與水力聯(lián)合清砂作用。

20、本發(fā)明所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿通過鉆桿本體螺旋凸起，可以利用質(zhì)量偏心帶動鉆桿在井眼內(nèi)大幅渦動，協(xié)同螺旋凸起對巖屑床進行機械擾動破壞，并可以充分帶動過流鉆井液形成繞軸螺旋流動，攪動與攜帶巖屑，達到高效清砂的目的。同時利用高速鉆井液間歇沖刷巖屑床，起到機械與水力聯(lián)合清砂作用，增強井眼清潔效果。所述鉆桿結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，現(xiàn)場應(yīng)用方便，安全可靠性高。

技術(shù)特征：

1.一種機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述螺旋凸起(2)外壁的一側(cè)為內(nèi)凹的凹型面(21)，另一側(cè)為凸出的圓弧面(22)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述螺旋凸起(2)設(shè)置在鉆桿本體(1)的一側(cè)位于中間的部位，并且所述鉆桿本體(1)兩端各預(yù)留1～2m長圓柱體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述噴水機構(gòu)(3)包括設(shè)置在所述鉆桿本體(1)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，以及設(shè)置在所述鉆桿本體(1)側(cè)壁上的噴嘴(14)；所述轉(zhuǎn)子在鉆井液的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，并且在所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有與所述噴嘴(14)相配合的流道機構(gòu)，所述流道機構(gòu)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而間歇性地與所述噴嘴(14)連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括中心軸(31)，所述中心軸(31)的外側(cè)設(shè)置有輪廓筒(32)，所述輪廓筒(32)與所述中心軸(31)之間通過若干螺旋葉片(33)相連；

6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述流道機構(gòu)包括設(shè)置在輪廓筒(32)的側(cè)面的輪廓筒流道(35)，所述鉆桿本體(1)的側(cè)面設(shè)置有鉆桿本體管壁流道(13)，所述噴嘴(14)設(shè)置在所述鉆桿本體管壁流道(13)的外側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述噴嘴(14)設(shè)置在所述螺旋凸起(2)上并靠近凹型面(21)的一側(cè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述輪廓筒(32)的外壁與所述鉆桿本體(1)的內(nèi)壁之間設(shè)置有滑動軸承(36)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述輪廓筒(32)的端部與所述鉆桿本體(1)的臺階面(34)之間設(shè)置有止推軸承(37)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，所述輪廓筒(32)的外壁與所述鉆桿本體(1)的內(nèi)壁之間設(shè)置有密封總成(38)。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，其特征在于，單個所述機械水力聯(lián)合清砂鉆桿與一個或多個普通鉆桿間隔安裝；或者多個所述機械水力聯(lián)合清砂鉆桿串接組合成一組與普通鉆桿間隔安裝。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種機械水力聯(lián)合清砂鉆桿，包括鉆桿本體，設(shè)置在所述鉆桿本體上的螺旋凸起，所述螺旋凸起設(shè)置在所述鉆桿本體的一側(cè)，使所述鉆桿本體的質(zhì)心偏離其中心軸；以及設(shè)置在所述鉆桿本體上的噴水機構(gòu)，所述噴水機構(gòu)間歇性地沿所述鉆桿本體的側(cè)面沿徑向噴出鉆井液。本發(fā)明利用鉆進過程中鉆桿的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生繞井眼軸線的渦動效應(yīng)，機械擾動巖屑床的同時帶動過流鉆井液形成繞軸螺旋流體；同時利用桿體上的噴嘴，將鉆桿內(nèi)的鉆井液高速噴出，加速巖屑剝離巖屑床并進入環(huán)空流體中，在鉆井液的流動裹挾下，提高巖屑的運移能力，提高井眼清潔程度。

技術(shù)研發(fā)人員：王恒,張東清,劉建華,張進雙,吳超,張輝,衣相霖
受保護的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10