CN109403885B - 一种双向螺旋式随钻井壁整形器 - Google Patents
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Abstract
一种双向螺旋式随钻井壁整形器，包括整形器本体，以及分别设置在所述整形器本体两端的母螺纹和公螺纹，整形器本体上间隔设有至少三组螺旋体，至少三组螺旋体中分别靠近整形器本体两端的两组螺旋体的螺旋结构呈相反设置，每组螺旋体由至少三块平行分布的并与整形器本体中心线呈10度至45度螺旋角度的螺旋刀翼组成，所述螺旋体上的其中一块螺旋刀翼的外径比该组螺旋体上其它螺旋刀翼的外径大以呈偏心结构，所述螺旋体上位于偏心处的螺旋刀翼的顶部中心和一侧顶部边缘分别间隔设置有保径齿和切削齿。本发明的双向螺旋式随钻井壁整形器可以随钻下入，在钻井作业的同时对井壁进行整形，不增加钻井作业时间，倒划眼时可以再次对井壁整形。
Description
技术领域
本发明涉及钻井装置领域，具体涉及一种双向螺旋式随钻井壁整形器，用于钻井作业中的井壁随钻整形，以提高钻井作业的安全及时效。
背景技术
钻柱是石油天然气勘测与开发中的重要工具，钻杆及其它钻具通过螺纹接头的连接形成整根钻柱。钻柱是高压钻井液的循环通道，通过高压钻井液来润滑、冷却钻头，带走钻头破坏的岩屑。常规的钻柱，不具备井眼井壁尺寸整形和彻底破坏岩屑床的功能，因此，在水平井、尤其是水平段长的水平井和大位移井的施工中，常常会存在托压、钻柱磨阻大，甚至会因为井壁失稳导致岩屑的大量堆移或井眼尺寸的突变，导致钻柱的阻卡或下套管作业的阻卡等井下事故。
目前，用于钻井作业中的比较类似的工具有随钻扶正器和通井工具，其中，随钻扶正器一般起到扶正钻具的作用，但对井壁的修整作用非常有限；而通井工具一般不是随钻的，需要单独下入，这样便增加了不少钻井作业的时间和费用。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种双向螺旋式随钻井壁整形器，以解决现有用于钻井作业中的井壁随钻整形设备的修整能力差，使用不便的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种双向螺旋式随钻井壁整形器，包括整形器本体，以及分别设置在所述整形器本体两端的母螺纹和公螺纹，其特征在于，所述整形器本体上间隔设有至少三组螺旋体，所述至少三组螺旋体中分别靠近整形器本体两端的两组螺旋体的螺旋结构呈相反设置，每组螺旋体由至少三块平行分布的并与整形器本体中心线呈10°至45°螺旋角度的螺旋刀翼组成，所述螺旋体上的其中一块螺旋刀翼的外径比该组螺旋体上其它螺旋刀翼的外径大以呈偏心结构。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述螺旋体上位于偏心处的螺旋刀翼的一端设有套管保护块。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述套管保护块的长度为30～100mm。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述螺旋体上位于偏心处的螺旋刀翼的顶部中心和一侧顶部边缘分别间隔设置有保径齿和切削齿。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述切削齿和保径齿的材质为碳化钨或聚晶金刚石复合片。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述切削齿和保径齿突出用于安装所述切削齿和保径齿的螺旋刀翼的外径1～5mm。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述螺旋刀翼上设置套管保护块处的外径与安装切削齿和保径齿处的外径相等，或者所述螺旋刀翼上设置套管保护块处的外径与安装切削齿和保径齿处的外径大0.2mm。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述母螺纹设置在整形器本体的上端，所述公螺纹设置在整形器本体的下端。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述整形器本体上端靠近母螺纹的第一个螺旋体为逆时针螺旋结构，所述整形器本体下端靠近公螺纹的第一个螺旋体为顺时针螺旋结构。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述螺旋体上位于偏心处的螺旋刀翼的外径比该组螺旋体的其它螺旋刀翼的外径大4～10mm。
本发明的双向螺旋式随钻井壁整形器通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
1)可以随钻下入，在钻井作业的同时对井壁进行整形，不增加钻井作业时间，倒划眼时可以再次对井壁整形；
2)螺旋体呈偏心结构，通过采用多个偏心螺旋体对井壁的连续扩眼和整形，不仅降低了微狗腿，扩大了井径，而且，破坏了泥页岩或塑性蠕动地层的缩径，从而降低了钻具磨损及卡钻的风险；
3)对井壁整形的同时可以清理岩屑床，再次降低卡钻风险，提高钻井时效及安全性；
4)双向整形的设计大大降低了钻井作业尤其是起钻和倒划眼作业的风险，降低事故率和作业时间；
5)螺旋体的偏心设计，在对井壁整形的同时起到轻微扩眼的作用，从而，提高了泥浆返出的流通面积，降低了泥浆当量循环密度，降低了起下钻及循环时的抽吸和压力激动。同时，钻井、起下钻，下套管、尾管或筛管，循环泥浆以及固井等作业的风险都随之降低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明双向螺旋式随钻井壁整形器提供的一实例的结构示意图；
图2为螺旋体的结构示意图；
图3为图1中A-A视角下螺旋刀翼的放大图；
图4为图1中B-B视角下螺旋体的示意图。
图中：1、母螺纹，2、整形器本体，3、公螺纹，4、螺旋体，40、螺旋刀翼，41、保径齿，42、切削齿，43、套管保护块。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图4所示，双向螺旋式随钻井壁整形器包括整形器本体2，以及分别设置在所述整形器本体2两端的母螺纹1和公螺纹3，所述整形器本体2上至少间隔设有至少三组与整形器本体2为一体成型的螺旋体4，所述至少三组螺旋体4中分别靠近整形器本体2两端的两组螺旋体4的螺旋结构呈相反设置，每组螺旋体4由至少三块平行分布的并与整形器本体2中心线呈10度至45度螺旋角度的螺旋刀翼40组成，所述螺旋体4上的其中一块螺旋刀翼40的外径比该组螺旋体4上其它螺旋刀翼40的外径大以呈偏心结构，所述螺旋体4上位于偏心处的螺旋刀翼40的顶部中心和一侧顶部边缘分别间隔设置有保径齿41和切削齿42，所述螺旋体4上位于偏心处的螺旋刀翼40的一端设有套管保护块43。图1所示实施例中杆本体2上的螺旋体4为三组，每组螺旋体的螺旋刀翼40为三块，实际使用出，根据实际需求选择合适的螺旋体4数量，以及每组螺旋体的螺旋刀翼40数量，在此不再一一举例说明。
具体实施中，所述切削齿42和保径齿41的材质为碳化钨或聚晶金刚石复合片，所述切削齿42和保径齿41突出用于安装切削齿42和保径齿41的螺旋刀翼40的外径1～5mm。
具体实施中，所述套管保护块43的长度为30～100mm，所述螺旋刀翼40上设置套管保护块43处的外径与安装切削齿42和保径齿41处的外径相等(此处相等也可以为近似相等，也就是说两者相差在正常允许范围内，也就是说基本一致)，或者所述螺旋刀翼40上设置套管保护块43处的外径与安装切削齿42和保径齿41处的外径大0.2mm，当然，设计人员根据具体要求还可以具体设置其它数值，例如，所述螺旋刀翼40上设置套管保护块43处的外径大于安装切削齿42和保径齿41处的外径的数值小于0.2mm，在此不做一一例举。
具体实施中，所述母螺纹1设置在整形器本体2的上端，所述公螺纹3设置在整形器本体2的下端。
具体实施中，所述整形器本体2上端靠近母螺纹1的第一个螺旋体4为逆时针螺旋结构，所述整形器本体2下端靠近公螺纹3的第一个螺旋体4为顺时针螺旋结构，即从上往下看，上端是逆时针螺旋设计，下端则是顺时针螺旋设计，其中间则可以根据需要调整螺旋旋转方向。螺旋结构在整形器本体2的上下两端为反向设计，目的是使得往下钻井时，使得下部的螺旋体4处于主要切削状态，而上部反向的螺旋起到修整和稳定的作用，从而在提高井壁整形质量的情况下降低振动，往上倒划眼时不同方向螺旋体4的功能则反之。
优选地，所述螺旋体4上位于偏心处的螺旋刀翼40比该组螺旋体4的其它螺旋刀翼40的外径偏大(偏大的具体数值可为4～10mm)，称之为偏心侧刀翼。具体的偏心尺寸(含保径齿41和切削齿42及套管保护块43)可根据不同的井眼尺寸来调整，表一中给出了3种最常见尺寸钻头钻出的井眼直径对应的工具尺寸的数据，同理，其它尺寸的井眼可以以此类推，如表一所示：
表一：
本发明的双向螺旋式随钻井壁整形器使用时，可以安装在底部钻具和上面的加重钻杆中间，钻井作业时双向螺旋式随钻井壁整形器随着钻具转动和下放，能有效扩大井眼直径，持续修整井壁，减少钻进中的振动，降低磨损。短起或长起钻时，通过倒划眼旋转上提钻具时，本双向螺旋式随钻井壁整形器可以搅动、破坏岩屑床，并再次修整井壁(特别是修整膨胀、缩径等部位的井段)。经过本双向螺旋式随钻井壁整形器修整过的井眼即可进入下一步的作业，基本不需要再下入专用的通井工具单独通井。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种双向螺旋式随钻井壁整形器，包括整形器本体，以及分别设置在所述整形器本体两端的母螺纹和公螺纹，其特征在于，所述整形器本体上间隔设有至少三组螺旋体，所述至少三组螺旋体中分别靠近整形器本体两端的两组螺旋体的螺旋结构呈相反设置，每组螺旋体由至少三块平行分布的并与整形器本体中心线呈10o至45o螺旋角度的螺旋刀翼组成，所述螺旋体上的其中一块螺旋刀翼的外径比该组螺旋体上其它螺旋刀翼的外径大以呈偏心结构；
其中，
所述螺旋体上位于偏心处的螺旋刀翼的一端设有套管保护块；
所述螺旋体上位于偏心处的螺旋刀翼的顶部中心和一侧顶部边缘分别间隔设置有保径齿和切削齿；
所述母螺纹设置在整形器本体的上端；
所述整形器本体上端靠近母螺纹的第一个螺旋体为逆时针螺旋结构，所述整形器本体下端靠近公螺纹的第一个螺旋体为顺时针螺旋结构。
2.根据权利要求1所述的双向螺旋式随钻井壁整形器，其特征在于，所述套管保护块的长度为30~100mm。
3.根据权利要求1所述的双向螺旋式随钻井壁整形器，其特征在于，所述切削齿和保径齿的材质为碳化钨或聚晶金刚石复合片。
4.根据权利要求3所述的双向螺旋式随钻井壁整形器，其特征在于，所述切削齿和保径齿突出用于安装所述切削齿和保径齿的螺旋刀翼的外径1~5mm。
5.根据权利要求4所述的双向螺旋式随钻井壁整形器，其特征在于，所述螺旋刀翼上设置套管保护块处的外径与安装切削齿和保径齿处的外径相等，或者所述螺旋刀翼上设置套管保护块处的外径与安装切削齿和保径齿处的外径大0.2mm。
6.根据权利要求5所述的双向螺旋式随钻井壁整形器，其特征在于，所述螺旋体上位于偏心处的螺旋刀翼的外径比该组螺旋体的其它螺旋刀翼的外径大4~10mm。
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| CN112523711A (zh) * | 2019-09-19 | 2021-03-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种波纹管膨胀工具 |
| CN111794700A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-20 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种清除长水平段岩屑床的方法 |
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| CN114876441B (zh) * | 2021-02-05 | 2024-12-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 套管钻井设备控制方法、装置、电子设备及钻井系统 |
| CN113047774B (zh) * | 2021-03-18 | 2023-04-28 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种破碎地层多级孔壁修复钻具组合及定向钻进方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257267A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 用于油田注水井的水嘴 |
| CN206860130U (zh) * | 2017-06-20 | 2018-01-09 | 大庆实展石油科技开发有限公司 | 随钻式螺旋井眼修整工具 |
| CN207847534U (zh) * | 2018-02-08 | 2018-09-11 | 成都百施特金刚石钻头有限公司 | 一种用于井下划眼的划眼器 |
| CN108533180A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-14 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种钻井工程用随钻划眼器及划眼方法 |
| CN208152941U (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-27 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种随钻井眼修整工具 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257267A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 用于油田注水井的水嘴 |
| CN206860130U (zh) * | 2017-06-20 | 2018-01-09 | 大庆实展石油科技开发有限公司 | 随钻式螺旋井眼修整工具 |
| CN207847534U (zh) * | 2018-02-08 | 2018-09-11 | 成都百施特金刚石钻头有限公司 | 一种用于井下划眼的划眼器 |
| CN208152941U (zh) * | 2018-04-12 | 2018-11-27 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种随钻井眼修整工具 |
| CN108533180A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-14 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种钻井工程用随钻划眼器及划眼方法 |
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