一種氣體鉆水平井用巖屑床清除工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及氣體鉆水平井領域，特別涉及一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具。
【背景技術】
[0002]在氣體鉆水平井段，因鉆桿的自重，鉆桿整體傾向于下井壁方向，鉆桿在環空中處于偏心狀態，巖肩顆粒容易堆積在下井壁，產生巖肩床。如果任由巖肩床的不斷堆積加厚，容易堵塞井眼，卡鉆，增大鉆桿旋轉扭矩，直接影響整個氣體鉆水平井鉆井過程，誘發鉆井風險。因此，針對氣體鉆水平井段清除巖肩床，設計一種加工簡單，實用的巖肩床清除工具，可以降低因為巖肩床帶來的一系列井下復雜情況，增大氣體鉆水平井的效率和安全，針對氣體鉆水平井段清除巖肩床問題，目前已有一些清除巖肩床的工具和裝置，但是清除巖肩床的效果并不十分理想:專利CN204040956公開的清除巖肩床用鉆井工具，在鉆具上加工多條螺紋，具有一定改變環空氣體流場的功能，但受到鉆具尺寸限制，螺紋旋轉時，覆蓋的環空面積小，對巖肩床中的巖肩的擾動能力十分微弱。專利CN202900078U公開的一種水平井段巖肩清除裝置，采用正反混合螺旋的方式，來增大鉆具旋轉時對環空流場的擾動能力，實現了改善環空流場的能力，但只能依靠螺旋流道清除巖肩，針對氣體鉆水平井段堆積一定厚度的巖肩，其清除巖肩的能力有限。氣體鉆水平井段氣體攜帶巖肩速度低，巖肩粒徑和濃度大，上述專利在一定程度上改變了環空流場分布，但是針對氣體鉆水平井段氣體攜帶巖肩速度低，巖肩粒徑和濃度大，容易產生巖肩床問題，改善效率有限。
[0003]目前國內也有一些文獻涉及氣體鉆水平井清除巖肩的研宄，研宄大致分為兩類:一種通過理論研宄、實驗模擬以及數值仿真方法，得出水平井段的氣體流場分布情況，通過改變注氣量，加扶正器減小偏心度來增大巖肩運移效率(楊曉光，柳貢慧，李軍等.氣體鉆水平井段環空巖肩床分布規律研宄[J].鉆采工藝，2014，02:5-7+15+115 ;相恒富，孫寶江，李昊，牛洪波.大位移水平井段巖肩運移實驗研宄[J].石油鉆采工藝，2014，03:1-6.；宋先知，李根生，王夢抒，易燦，蘇新亮.連續油管鉆水平井巖肩運移規律數值模擬[J].石油鉆探技術，2014，02:28-32)。另一種是設計清除巖肩床的特殊工具，利用數值模擬方法證明其具體清除效率(姚建林，韓烈祥，狄勤豐.氣體鉆井中水平井段巖肩床控制的一種新方法[AL中國科學技術協會、貴州省人民政府.第十五屆中國科協年會第7分會場:先進能源開發裝置中的關鍵力學問題研討會論文集[CL中國科學技術協會、貴州省人民政府:，2013:8.)。上述針對水平井段清除巖肩床提出的方法，對清除巖肩床有一定的參考價值。但清除巖肩床效率并不是十分理想，因為，改善的環空氣體流場不是特別理想。
[0004]所以，目前少有能有效改變環空氣體流場并大幅舉升下井壁堆積的巖肩的清除工具。因此迫切需要研宄出滿足氣體鉆水平井段清除巖肩床的有效工具，以保證氣體鉆水平井高效性和安全性。

【發明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具，加工簡單，清除巖肩床效率高，不僅可以擾動下井壁堆積的巖肩，同時氣體通過其過流面加速作用下井壁巖肩，使清除巖肩床效率高，且可以起扶正器作用，減少鉆具在水平井段的偏心程度，從而降低了巖肩的堆積。
[0006]為實現上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:在鉆具上設計三組一定厚度的旋轉柱體，旋轉柱體的直徑介于鉆具與井壁之間，柱體前端設計為橢圓錐面。旋轉柱體可以隨鉆具旋轉，擾動堆積在下井壁的巖肩，使其運移至大環空，之后被氣體攜帶運移離開水平井段；柱體上設計的橢圓錐面，與下井壁形成過流面，流至過流面的氣體被加速，加速后的氣體對下井壁巖肩的攜帶能力加強，結合鉆具旋轉，擾動堆積在下井壁的巖肩效果明顯。由于設計的柱體直徑大，可以起扶正器的作用，減小鉆具由于重力作用傾向下井壁，擴大了下井壁與鉆具之間的環空，降低巖肩堆積于下井壁。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具與井壁作用示意圖。
[0008]圖中:1.鉆具，2.大環空，3.鉆具接頭，4.旋轉柱體橢圓錐面，5.旋轉柱體，6.小環空，7.過流面，8.下井壁
[0009]圖2是I圖中旋轉柱體放大圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0011]參看圖1、圖2。
[0012]如圖1、圖2所示，本實用新型一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具，氣體鉆井水平井段攜巖氣體由圖1左邊進入巖肩清除工具與下井壁形成的小環空6和大環空2，鉆具I正常工作時，帶動三組旋轉柱體5旋轉，由于旋轉柱體直徑比較大，對巖肩床產生的擾動能力明顯，使堆積在下井壁的巖肩運移至大環空2，之后被氣體攜帶運移離開水平井段。攜巖氣體流至鉆具接頭3時，氣體流場有一定變化。旋轉柱體上設計的橢圓錐面4與井壁8形成過流面7，流至過流面7的氣體被加速，加速后的氣體對下井壁堆積的巖肩的攜帶能力加強，結合鉆具旋轉，擾動堆積在下井壁的巖肩效果明顯。設計的柱體直徑大，可以起扶正器作用，減小鉆具由于重力作用傾向下井壁，擴大了下井壁與鉆具之間的環空，降低巖肩堆積于下井壁。
【主權項】
1.一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具，主要由鉆具(I)、鉆具接頭(3)、橢圓錐面(4)、三組旋轉柱體(5)組成，其特征在于:在鉆具(I)上設計三組具有一定厚度的旋轉柱體(5)，設計旋轉柱體直徑比鉆具接頭(3)大，旋轉柱體(5)前端設計為橢圓錐面(4)。2.根據權利要求1所述的一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具，其特征在于:鉆具(I)正常工作時，可以帶動三組旋轉柱體(5)旋轉，對巖肩床產生的擾動作用明顯，使堆積在下井壁的巖肩運移至大環空，之后被氣體攜帶運移離開水平井段。3.根據權利要求1所述的一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具，其特征在于:旋轉柱體(5)前端設計的橢圓錐面(4)與下井壁形成過流面，對流至過流面的氣體起加速作用，加速后的氣體對下井壁堆積的巖肩的攜帶能力加強。4.根據權利要求1所述的一種氣體鉆水平井用巖肩床清除工具，其特征在于:設計旋轉柱體(5)直徑比鉆具接頭(3)大，旋轉柱體(5)可以起扶正器的作用，減小鉆具由于重力作用傾向下井壁，擴大了下井壁與鉆具之間的環空，降低巖肩堆積于下井壁。
【專利摘要】本實用新型涉及了一種氣體鉆水平井用巖屑床清除工具，它主要由：鉆具、鉆具接頭、橢圓錐面、三組旋轉柱體組成。在鉆具上設計一定厚度的旋轉柱體，旋轉柱體的直徑比鉆具接頭直徑大，旋轉柱體前端設計為橢圓錐面。當鉆具正常鉆進時，可帶動旋轉柱體旋轉，擾動堆積在下井壁的巖屑，使其運移至大環空，之后被氣體攜帶運移離開水平井段；柱體上設計的橢圓錐面，與下井壁形成過流面，對流至過流面的氣體起加速作用，加速后的氣體對下井壁巖屑的攜帶能力加強，結合鉆具旋轉，擾動堆積在下井壁的巖屑效果明顯。設計的旋轉柱體直徑比鉆具接頭大，可以起扶正器的作用，減小鉆具由于重力作用傾向下井壁，擴大了下井壁與鉆具之間的環空，降低了巖屑堆積于下井壁。本實用新型結構簡單，加工簡易，造價低廉。
【IPC分類】E21B21/16, E21B17/10
【公開號】CN204716161
【申請號】CN201520378744
【發明人】胡強, 李皋, 李 誠, 吳亮
【申請人】西南石油大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月5日