一種超深水平井防沉屑工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超深水平井鉆井技術領域，更具體地涉及一種超深水平井防沉肩工具。
【背景技術】
[0002]在超深水平井鉆井過程中，水平井段和直井段巖肩有效運移是確保順利鉆進的關鍵。為了保證水平井段正常攜巖，地面栗壓已經(jīng)比較大，由于循環(huán)介質(zhì)的沿程摩阻增大，鉆井液攜巖上返進入直井段后，在直井段環(huán)空巖肩運移受到的舉升力有所降低，巖肩運移可能存在困難。但是，如果繼續(xù)增大栗壓以同時保證水平段和直井段正常攜巖，可能會超出地面泥漿栗工作能力范圍，此外，水平井鉆遇多套地層，如果栗壓過大，容易壓漏地層，造成鉆井事故。針對上述鉆井過程中可能存在的巖肩運移困難問題，先前已經(jīng)有學者進行了相關研究，專利ZL200820063175.7公開的一種防沉肩鉆井工具，在工具本體上開有多角度噴孔，噴孔內(nèi)安裝噴嘴，通過增大栗入能量的10%，并利用鉆柱內(nèi)外壓差向環(huán)空噴射循環(huán)流體，從而使環(huán)空上返流體形成紊流流態(tài)，有效確保巖肩運移，但該防沉肩鉆井工具只要內(nèi)外環(huán)空存在壓差就會形成射流，而不能自由控制循環(huán)流體向環(huán)空射流。此外，也有相關文獻(祝效華，劉少胡.氣體鉆井防沉肩工具分流繼能機理與可行性研究[J].石油鉆探技術，2009，37
(6):78-80.)，開展了氣體鉆井防沉肩工具分流繼能機理與可行性研究，分析了分流繼能機理，并數(shù)值模擬了孔徑對工具分流量的影響，提出該工具具有可行性和安全性，但該氣體鉆井防沉肩工具也不能實現(xiàn)自主控制分流。
[0003]因此，設計了一種超深水平井防沉肩工具，該工具可有效保持和提高直井段環(huán)空內(nèi)巖肩的運移和懸浮能力，防止上返鉆井液攜帶的巖肩沉積。通過更換該工具鉆桿壁內(nèi)的彈簧，可實現(xiàn)不同液柱壓力下鉆井液向環(huán)空的射流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型目的是:提供一種超深水平井防沉肩工具。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:
[0006]本實用新型一種超深水平井防沉肩工具，主要由公接頭、母接頭、鉆桿壁、閥芯、彈簧、墊圈、彈簧端蓋、噴嘴、流道孔組成。所述公接頭和母接頭分別與工具上下兩端鉆桿螺紋連接;工具本體中部鉆桿壁加厚，且旁通有鉆井液流道；閥芯安裝在鉆桿壁內(nèi)，彈簧端蓋通過螺紋安裝在鉆桿壁內(nèi)；彈簧端蓋開有限位孔，與閥芯嵌套連接，閥芯與彈簧端蓋之間安裝有彈簧和墊圈；噴嘴通過螺紋安裝在鉆桿壁內(nèi)的流道中。正常循環(huán)時，鉆桿內(nèi)液柱壓力較高，鉆井液推動閥芯壓縮彈簧，鉆桿壁內(nèi)的流道打開，鉆井液沿流道經(jīng)噴嘴向環(huán)空高速射流。由噴嘴噴射出的高速鉆井液可以改變噴嘴上部附近環(huán)空流場，增大鉆井液流速和巖肩運移速度，結(jié)合鉆桿旋轉(zhuǎn)，可以顯著提高巖肩的運移效率，有效防止巖肩因受自身重力和鉆井液對其的拖拽力不足而沉降。
[0007]本實用新型的優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、射流效果明顯，能有效提高工具上部環(huán)空巖肩運移效率，防止巖肩沉降。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型一種超深水平井防沉肩工具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中:1.公接頭，2.母接頭，3.鉆桿壁，4.閥芯，5.彈簧，6.墊圈，7.彈簧端蓋，8.噴嘴，9.流道孔。
[0010]圖2是圖1中彈簧端蓋側(cè)視圖和俯視圖。
[0011]圖3是圖1中噴嘴側(cè)視圖和俯視圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0013]如圖1所示，本實用新型一種超深水平井防沉肩工具，主要由公接頭1、母接頭2、鉆桿壁3、閥芯4、彈簧5、墊圈6、彈簧端蓋7、噴嘴8、流道孔9組成。所述公接頭I和母接頭2用于連接工具上下兩端鉆桿;工具本體中部鉆桿壁3加厚，且旁通有鉆井液流道孔9;閥芯4與彈簧端蓋7之間安裝可伸縮彈簧5和墊圈6，通過更換彈簧5可實現(xiàn)不同液柱壓力下鉆井液向環(huán)空射流，墊圈6可防止鉆井液進入限位孔內(nèi)；閥芯4在鉆桿徑向可以左、右移動，并分別堵塞和打開流道孔9;流道打開，噴嘴8向環(huán)空噴射高速鉆井液。在水平井正常鉆進或停鉆循環(huán)鉆井液過程中，鉆柱內(nèi)液柱壓力較高，鉆井液推動閥芯4壓縮彈簧5，鉆桿壁3內(nèi)的流道孔9打開，鉆井液沿流道經(jīng)噴嘴8向環(huán)空高速射流。由噴嘴8噴射出的高速鉆井液可以改變噴嘴8上部附近環(huán)空流場，增大鉆井液流速和巖肩運移速度，提高巖肩的運移效率，有效防止巖肩因受拖拽力不足而沉降。停栗時，鉆柱內(nèi)液柱壓力降低，彈簧5伸展并推動閥芯4向左移動，閥芯4堵塞鉆井液流道孔9。
【主權(quán)項】
1.一種超深水平井防沉肩工具，主要由公接頭(I)、母接頭(2)、鉆桿壁(3)、閥芯(4)、彈簧(5)、墊圈(6)、彈簧端蓋(7)、噴嘴(8)、流道孔(9)組成，所述公接頭(I)和母接頭(2)分別與工具上下兩端鉆桿螺紋連接，工具本體中部鉆桿壁(3)加厚，且旁通有鉆井液流道孔(9)，閥芯(4)安裝在鉆桿壁(3)內(nèi)，彈簧端蓋(7)通過螺紋固定安裝在鉆桿壁(3)中，彈簧端蓋(7)開有限位孔，與閥芯(4)嵌套連接，閥芯(4)與彈簧端蓋(7)之間安裝有彈簧(5)和墊圈(6)，噴嘴(8)通過螺紋固定安裝在鉆桿壁(3)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超深水平井防沉肩工具，其特征在于:閥芯(4)前部內(nèi)徑為20mm，后部內(nèi)徑為1mm，前端加工倒角，流道孔(9)為內(nèi)徑為15mm，加工倒角的圓孔，流道孔(9)內(nèi)部倒角與閥芯(4)前端倒角都為45°，倒角深度為4mm，但方向相反，倒角后產(chǎn)生的倒角面平行。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超深水平井防沉肩工具，其特征在于:噴嘴(8)中為漸縮式流道，且末端噴嘴(8)流道口直徑大小為4mm。
【專利摘要】本實用新型涉及石油勘探開發(fā)用的一種超深水平井防沉屑工具，主要由公接頭、母接頭、鉆桿壁、閥芯、彈簧、墊圈、彈簧端蓋、噴嘴、流道孔組成。所述公接頭和母接頭分別與工具上下兩端鉆桿螺紋連接；工具本體中部鉆桿壁加厚，且旁通有鉆井液流道；閥芯安裝在鉆桿壁內(nèi)，彈簧端蓋通過螺紋安裝在鉆桿壁內(nèi)；彈簧端蓋開有限位孔，與閥芯嵌套連接，閥芯與彈簧端蓋之間安裝有彈簧和墊圈；噴嘴通過螺紋安裝在鉆桿壁內(nèi)的流道中。正常循環(huán)時，鉆桿內(nèi)液柱壓力較高，鉆井液推動閥芯壓縮彈簧，鉆桿壁內(nèi)的流道打開，鉆井液沿流道經(jīng)噴嘴向環(huán)空高速射流。由噴嘴噴射出的高速鉆井液可以改變噴嘴上部附近環(huán)空流場，增大鉆井液流速和巖屑運移速度，結(jié)合鉆桿旋轉(zhuǎn)，可以顯著提高巖屑的運移效率，有效防止巖屑因受自身重力和鉆井液對其的拖拽力不足而沉降。本實用新型的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、射流效果明顯，能有效提高工具上部環(huán)空巖屑運移效率，防止巖屑沉降。
【IPC分類】E21B21/00
【公開號】CN205314943
【申請?zhí)枴緾N201620013726
【發(fā)明人】胡強, 李皋, 吳貴平, 李 誠, 曾輝
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月6日