[發明專利]一種強化井壁的鉆井裝置

有效

• 申請號: 201410127245.0
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103835649A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 倪紅堅;劉昊戈;霍洪俊;王瑞和;劉書彬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B7/18
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于石油和天然氣鉆井設備技術領域，涉及一種加強井壁性能的鉆井工具，特別是一種強化井壁的鉆井裝置。

背景技術：

在鉆井過程中，為保障井壁穩定、確保定安全鉆進，需要依靠鉆井液液柱壓力來平衡地層壓力，但是在長裸眼的井段鉆進過程中，常常會鉆遇多套壓力體系的地層，如果地層的力學性能較差，就會使得鉆井液安全密度窗口變窄，鉆井液壓力與地層壓力之間難以達到平衡，兩者壓力差超過地層的耐壓能力易造成井下事故的發生，比如液柱壓力相比地層壓力過低時，容易發生井壁坍塌、卡鉆；液柱壓力相比地層壓力過高時，容易引發鉆井液大量漏失，污染油氣儲層。對于上述問題，在鉆井液配方合理的情況下，目前常用的處理方式是：當壓力異常較小時，采取強鉆的措施繼續鉆進；當壓力異常較大時，采取停鉆下套管封隔異常壓力地層，然而強鉆容易傷害儲層，下套管的方式雖然安全但是延長鉆井周期，加大鉆井施工投入。因此，從提高井壁力學性能從而擴大鉆井液安全密度窗口的角度出發，尋求設計一種強化井壁的鉆井工具，通過作用于井壁的射流作用和機械壓實作用，將井壁巖層壓實；同時射流作用將鉆井液中固相顆粒迅速地射入地層裂縫，形成應力籠效應，改善井壁地層的力學性能，從而提高整個井壁的耐壓能力，達到強化井壁的作用。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的層鉆井過程中井壁失穩、漏失的缺點，尋求設計提供一種強化井壁的鉆井裝置，鉆井過程中鉆井液通過該裝置時，鉆井液液壓會推動該裝置的巴掌伸出并壓實井壁，同時鉆井液會通過側向噴嘴形成側向射流，在井壁上形成一層致密的人造井壁層，兩者的聯合作用提高井壁強度。

為了實現上述目的，本發明的主體結構包括擋塊、彈簧、巴掌、噴嘴、活塞、密封、螺栓、本體、鉆井液通道、側向水力通道、活塞通孔、射流通道和螺紋；鋼質結構的本體軸向設有鉆進液通道，本體中部同一周向上均勻設置有2-4個側向水力通道，每個側向水力通道均與鉆井液通道聯通，側向水力通道為具有兩道臺階的通孔，用于安裝水力工具；每個側向水力通道的中間安裝制有一個活塞，每個活塞沿軸線均開制有活塞通孔，活塞通孔安裝制有噴嘴；活塞的一側外壁安裝制有巴掌，另一側外壁沿周向設有密封槽，密封槽內置有采用軟硬組合密封方式密封的橡膠；巴掌的厚度根據噴嘴的結構確定；巴掌中部開制有射流通道，射流通道與噴嘴的結構相對應；巴掌的兩側通過彈簧與擋塊連接，限制巴掌被活塞推出的距離；擋塊通過螺栓固定安裝在本體上；本體上下端部均設置有與外部井下鉆具連接的螺紋。

本發明在鉆井循環過程中，一部分鉆井液進入側向水力通道從噴嘴噴出，形成沖擊井壁的側向射流，側向射流在沖擊井壁的過程中將鉆井液通道中的鉆井液在井壁形成堅韌致密的泥餅，同時側向射流對井壁有壓實加強作用，從而提高井壁強度；同時，側向射流噴射過程中，噴嘴的入口和出口會產生壓差，在該壓差作用下，活塞向外推出，并將巴掌推出，壓縮連接巴掌與擋塊的彈簧；推出的巴掌緊靠井壁，進一步將井壁泥餅壓實，提高井壁強度；巴掌能夠根據井眼直徑的變化推出和縮回，并一直緊靠井壁，使射流對井壁作用的噴距始終處于最優噴距，提高工作效率；當停止鉆井時，被壓縮的彈簧將逐漸復原，使推出的巴掌回歸原位。

本發明與現有技術現比，其結構簡單，操作方便，成本低，工作效率高，能適應不同的井眼直徑，提高井壁力學性能，環境友好。

附圖說明：

圖1為本發明的主體結構原理示意圖。

圖2為本發明圖1中所示的I部位局部結構原理示意圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結合附圖作進一步說明。

實施例：