水平井巖屑清除裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油、天然氣鉆井的配套裝置，特別是一種能夠提高水平井造斜段和水平段巖肩清除效率的水平井巖肩清除裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著我國(guó)油氣資源品位的不斷下降，油氣勘探開發(fā)逐漸向非常規(guī)、低滲透領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，大位移水平井可以最大限度地增大儲(chǔ)層泄油面積，提高非常規(guī)、低滲透油氣藏單井產(chǎn)量和采收率，因此大位移水平井鉆井技術(shù)成為高效開發(fā)低品位油氣層的重要技術(shù)支撐。但大位移水平井鉆井過(guò)程中仍有很多技術(shù)難點(diǎn)嚴(yán)重影響作業(yè)效率，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研宄均表明井斜大于40度后的關(guān)鍵井段，鉆井液攜帶巖肩效率低，巖肩易堆積形成巖肩床，導(dǎo)致鉆柱高摩阻、高扭矩，嚴(yán)重時(shí)造成卡鉆、鉆具斷落等井眼安全事故，同時(shí)巖肩床形成后還影響后續(xù)作業(yè)，如造成套管下入困難、固井質(zhì)量差等，大位移水平井關(guān)鍵井段攜巖效率問(wèn)題大幅增加了非鉆進(jìn)時(shí)間，影響了機(jī)械鉆速，增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和成本。因此，如何提高關(guān)鍵井段的巖肩清除效率，是大位移水平井鉆井亟待解決的核心技術(shù)問(wèn)題。
[0003]國(guó)外油田技術(shù)服務(wù)公司為提高大位移水平井巖肩清除效率研發(fā)了巖肩清除裝置，并且部分裝置通過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)論證可以投入商業(yè)應(yīng)用。目前國(guó)外的巖肩清除裝置可以分為兩種基本結(jié)構(gòu)，數(shù)量較多的一種為固定在鉆桿上的V形葉片結(jié)構(gòu)，另一種為安裝在鉆桿周圍的噴射水眼結(jié)構(gòu)。固定V形葉片形狀包括直棱形、V字形、螺旋形。該種清潔儀器的表面設(shè)計(jì)有螺旋槽或刀片來(lái)協(xié)助井眼巖肩的運(yùn)移。當(dāng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些刀片通過(guò)攪動(dòng)產(chǎn)生紊流從而將巖肩顆粒重新懸浮。此時(shí)，鉆井液應(yīng)當(dāng)具有一定的流變性，能將巖肩運(yùn)移出井眼，實(shí)現(xiàn)井眼凈化。
[0004]采用機(jī)械清除巖肩的方法具有主動(dòng)“挖掘”功能，在一定范圍內(nèi)具有較好的清潔井眼作用。GeorgeSwietlik在1997年申請(qǐng)了一項(xiàng)機(jī)械清除巖肩的美國(guó)專利，該專利采用了一種平行于鉆桿軸線的直棱V形葉片，但單個(gè)V形葉片的橫截面并非為等腰梯形，其特殊的結(jié)構(gòu)有利于挖掘巖肩顆粒并運(yùn)送出巖肩床。GeorgeSwietlik隨后又設(shè)計(jì)了 V字形V形葉片，單個(gè)V形葉片的橫截面與直棱形一致，不同的是V形葉片的布置位置和方式，這一改動(dòng)增加了 V形葉片對(duì)鉆井液的擾動(dòng)能力，從而利用水力沖擊清除巖肩床。VAM鉆井公司開發(fā)了Hydroclean井眼清潔器，該清潔儀器的表面設(shè)計(jì)有螺旋槽或刀片來(lái)協(xié)助井眼巖肩的運(yùn)移。當(dāng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些刀片通過(guò)攪動(dòng)產(chǎn)生紊流從而將巖肩顆粒重新懸浮。
[0005]國(guó)內(nèi)對(duì)于大位移水平井巖肩清除工具的研宄起步較晚，目前還處于室內(nèi)研宄階段。東北石油大學(xué)研制了一種鉆具上使用的巖肩清潔裝置，該裝置由下擴(kuò)眼保護(hù)器、螺旋旋轉(zhuǎn)增速器和上擴(kuò)眼保護(hù)器組成，旋轉(zhuǎn)增速器的旋轉(zhuǎn)會(huì)將巖肩顆粒從井壁帶入螺旋翼片與本體之間的排肩槽中，由于過(guò)流面積減小以及翼片凹角所產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)使巖肩滯留在排肩槽里，將巖肩顆粒從井底舉升起來(lái)。中國(guó)石油大學(xué)(華東)設(shè)計(jì)了一種擾砂短節(jié)的井眼凈化設(shè)備，加裝在鉆具上的擾砂短節(jié)隨鉆具一起旋轉(zhuǎn)和上下運(yùn)動(dòng)，其螺旋齒不斷攪動(dòng)，破壞巖肩沉淀，減少巖肩床形成，將促成巖肩床的巖肩重新懸浮于鉆井液中。這兩種巖肩清除工具都是通過(guò)單螺旋V形葉片旋轉(zhuǎn)形成旋流，進(jìn)而破壞巖肩床，將巖肩顆粒重新懸浮并移出井眼，旋流影響范圍較小，對(duì)大位移水平井巖肩清除效率的提高不明顯。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了克服現(xiàn)有巖肩清除工具旋流影響范圍較小的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種水平井巖肩清除裝置，該裝置在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中形成的擾動(dòng)影響范圍廣，對(duì)鉆井液造成的紊流效果好，特別是可以大幅提高大位移水平井造斜段和水平段的巖肩清除效率。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種水平井巖肩清除裝置，包括筒形的本體，本體的中部沿本體的周向設(shè)置有多個(gè)V形葉片，V形葉片包括上螺旋片和下螺旋片，上螺旋片和下螺旋片的旋向相反；沿本體的軸線方向，上螺旋片的長(zhǎng)度小于下螺旋片的長(zhǎng)度；沿本體的徑向，上螺旋片含有徑向上外端面，下螺旋片含有徑向下外端面，徑向上外端面和徑向下外端面均為弧面。
[0008]徑向上外端面所對(duì)應(yīng)的半徑和徑向下外端面所對(duì)應(yīng)的半徑相同。
[0009]沿本體的軸向，上螺旋片含有軸向上外端面，下螺旋片含有軸向下外端面，軸向上外端面和軸向下外端面均為平面。
[0010]軸向上外端面和軸向下外端面與本體的軸線之間的夾角均為45°。
[0011 ] 沿本體的軸線方向，上螺旋片的長(zhǎng)度小于等于下螺旋片的長(zhǎng)度。
[0012]上螺旋片的長(zhǎng)度與下螺旋片的長(zhǎng)度的比值為1:3。
[0013]上螺旋片的長(zhǎng)度為12厘米，下螺旋片的長(zhǎng)度為18厘米。
[0014]上螺旋片的螺距與下螺旋片的螺距相等。
[0015]本體的中部沿本體的周向均勻設(shè)置有5個(gè)形狀相同的V形葉片。
[0016]本體的上端設(shè)置有上接頭，上接頭的上端設(shè)置有上大下小的錐形內(nèi)螺紋；本體的下端設(shè)置有下接頭，下接頭的下端設(shè)置有上大下小的錐形外螺紋。
[0017]上接頭、本體、V形葉片和下接頭為一體式結(jié)構(gòu)。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中形成的擾動(dòng)影響范圍廣，對(duì)鉆井液造成的紊流效果好，特別是能大幅提高大位移水平井巖肩清除效率；且本實(shí)用新型的水平井巖肩清除裝置易于實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)易于接受。
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]圖1是本實(shí)用新型的水平井巖肩清除裝置的主視圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型的V形葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型的水平井巖肩清除裝置的仰視圖。
[0023]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1.上接頭，2.本體，3.V形葉片，31.上螺旋片，311.徑向上外端面，312.軸向上外端面，32.下螺旋片，321.徑向下外端面，322.軸向下外端面，4.下接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說(shuō)明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0025]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型提出了一種水平井巖肩清除裝置，包括筒形的本體2，本體2的中部沿本體2的周向設(shè)置有多個(gè)V形葉片3，V形葉片3包括上螺旋片31和下螺旋片32，上螺旋片31和下螺旋片32的旋向相反；沿本體2的軸線方向，上螺旋片31的長(zhǎng)度小于下螺旋片32的長(zhǎng)度；沿本體2的徑向，上螺旋片31含有徑向上外端面311，下螺旋片32含有徑向下外端面321，徑向上外端面311和徑向下外端面321均為弧面。
[0026]在大位移水平井鉆井過(guò)程中，將本實(shí)用新型的水平井巖肩清除裝置安裝在造斜段和水平段的鉆桿上，其隨著鉆桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，相鄰的兩個(gè)V形葉片3之間形成旋面流道，V形葉片3攪動(dòng)產(chǎn)生的紊流使巖肩床顆粒重新懸浮，由于V形葉片3的上部和下部螺旋方向、長(zhǎng)度均不同，即，上葉