[發明專利]一種氣體鉆井高效高安全性攜巖工具

有效

• 申請號: 200810044291.9
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101265786A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 祝效華;賈彥杰;童華;蔣祖軍;張杰
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B21/16
• 分類號: E21B21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及用于油氣田鉆井的一種氣體鉆井攜巖工具，特別適用 于氣體鉆直井、定向井、水平井的巖屑沉降集中井段。

背景技術

近年來，氣體鉆井在我國獲得迅速發展，已實施約300口直井， 在我國實施的氣體鉆定向/水平井僅一口，巖屑易沉積，引起卡鉆事故 是氣體鉆定向井/水平井的主要問題。在氣體鉆直井、定向井和水平井 中，上返流體介質主要是稀疏氣固兩相流，此上升氣流對巖屑的沖擊 力及氣體粘性對巖屑的拖曳力相對泥漿介質較小，所以在氣體鉆井中 巖屑更容易沉積。而在定向井、水平井斜井段和水平段，由于重力方 向與流體介質流動方向有夾角甚至垂直，重力在介質流動垂直方向的 分量使巖屑向下井壁方向運動，同時此井段的鉆具躺于下井壁上，這 種偏心環空使該處的過流流體動能總量降低，不足以推動較大顆粒巖 屑懸浮移動而在下井壁蠕移，大顆粒巖屑由于重力而向井底方向運動， 最終形成巖屑沉積。

有效清除巖屑、凈化井眼是氣體鉆直井、定向井、水平井施工必 須首先解決的問題。目前，應對攜巖問題主要是增加注氣量，但是此 方法不能有效的解決該問題。因為：(1)注入量增大后，全井攜巖能 量有所提高，但在斜井段、定向段、水平段巖屑沉降作用顯著，因注 入量增加而增加攜巖能力不足以完全克服該段的沉降作用；(2)沿程 能量損耗幾乎同比例增大；(3)對鉆具的沖蝕作用也增大。

有效降低鉆井施工中巖屑沉積并保證鉆具安全對于確保氣體鉆直 井、定向井、水平井的成功非常重要。因此，設計了一種氣體鉆井高 效高安全性攜巖工具，該工具能夠有效提高外環空內巖屑的運移和懸 浮能力，防止巖屑大量沉積，避免發生巖屑沉積卡鉆等井下復雜。同 時，工具帶有低摩擦系數的吸振保護接頭，減阻減振性能好，可以有 效確保該工具的工作安全性，延長工具使用壽命。

發明內容

本發明的目的是：為提高氣體鉆井的上攜巖能力，避免巖屑沉 降引起卡鉆和其它井下復雜，特提供一種氣體鉆井攜巖工具。

為了達到上述目的，本發明解決此技術問題所采用的技術方案是： 一種氣體鉆井攜巖工具，是由工具本體、自潤滑密封圈、減振橡膠套、 工具外殼、徑向滑動軸承和攜巖噴孔組成，其結構特征是：上工具本 體7上開有斜切式攜巖噴孔9，個數為1～6個，其軸線方向與工具本 體軸線方向夾角α即斜切角在5°～60°之間，攜巖噴孔的布置形式有軸 向式、同周式、分層式的一種形式，攜巖噴孔9內部通過螺紋安裝有 噴嘴6，噴嘴6內表面澆注或軋制一層硬質合金，有效直徑即噴嘴內最 細部分的直徑為2～5mm。上工具本體7外表面上安裝徑向滑動軸承5， 徑向滑動軸承5與上工具本體7和下工具本體1之間放置自潤滑密封 圈2，其基體為厚度2～5mm的金屬墊片，墊片上均布有15～40個圓孔， 用于填充壓制后的石墨。上工具本體7和下工具本體1與套筒8、自潤 滑密封圈2、徑向滑動軸承5之間形成的腔室10內填充石墨；在工具 外殼4的內表面上吹塑或組裝一層減振橡膠套3，厚度為3～6mm。工 具外殼4外表面光滑，其上澆注或軋制一層摩擦系數較低、耐溫性較 好、防磨效果較好和側向承載能力高的硬質合金，是鎢鈷類、鎢鈦鈷 類、鎢鈦鈷鉭類的一種。

本發明具有的有益效果是：(1)攜巖能力強，在工具本體上開有 與軸線成定角度的噴孔，噴出的高壓氣流有效增加易沉屑(斜井段/定 向段/水平段)循環介質的總能量，從而有效防止巖屑沉降；(2)結構安 全可靠，合理設計壁厚和噴嘴類型及利用吸振橡膠和減抗摩硬質合金 組合，有效緩解沖擊反向力對強攜巖工具的破壞；(3)適用性強，由于 噴孔流道設計成斜切入型，所以可適用于轉盤轉的普通工具，也適用 轉盤不轉的定向鉆井工具；(4)對地面泵入要求不高，僅需增加泵入能 量的10％，噴孔個數1～6個，每個噴孔的有效直徑在2～5mm，合理選 擇噴孔個數和有效直徑的搭配，能夠使計算得鉆桿內流體能量損失很 小。

附圖說明

圖1是本發明一種氣體鉆井攜巖工具的結構示意圖。

圖中：1.下工具本體，2.自潤滑密封圈，3.減振橡膠套，4.工具 外殼，5.徑向滑動軸承，6.噴嘴，7.上工具本體，8.套筒，9.攜巖噴 孔，10石墨儲存腔室，11自潤滑密封墊片石墨填充孔，α，斜切角。

圖2是本發明一種氣體鉆井攜巖工具的截面圖。

圖3是本發明一種氣體鉆井攜巖工具的自潤滑密封墊片的結構示 意圖。