[實用新型]一種具有保徑結構的短節工具

有效

• 申請號: 201420707552.1
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN204311985U
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 楊迎新;張偉峰;任海濤;丁文正;戚清亮;徐家年;高清春;徐帥兵;程偉;左龍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;中國石油集團長城鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B17/04
• 分類號: E21B17/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;管高峰

技術領域

本實用新型涉及石油、天然氣鉆井工程的井下工具，具體涉及一種鉆井工具——保徑短節工具。

背景技術

保徑短節工具（簡稱保徑短節）是油氣鉆井工程中常用的一種井下工具，保徑短節一般與鉆頭直接連接，主要用于彌補鉆頭的保徑能力并起到對鉆頭的“扶正”效果。常規保徑段節的保徑結構特征為若干個楞條狀保徑條，在保徑短節工具表面上呈軸向直線或螺旋線分布。保徑短節上保徑塊的結構，與其保徑能力有著直接的關系，保徑短節/保徑條軸向尺寸越長，其對井筒的保徑能力和對鉆頭的扶正效果就越好，并提高鉆井井身質量和鉆頭的工作穩定性。

但楞條狀的保徑結構與井壁間的接觸面積大，在旋轉鉆進過程中所產生的摩擦阻力較高，增加了鉆柱的扭矩響應，并降低鉆井能量利用率。另外，現有保徑短節一般主動切削能力不足，主要通過被動摩擦和少數規徑齒刮切修整井壁，其保徑能力較低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種能夠降低摩擦阻力，提高保徑能力的保徑短節工具。

本實用新型的目的通過下述技術方案來實現：

一種具有保徑結構的短節工具，包括短節本體及其兩端的連接結構，在短節本體外表面上設置有保徑結構，所述保徑結構由若干個獨立的保徑塊組成，所述保徑塊在短節本體圓周方向上和軸線方向上不連續分布。

上述方案中，當任一保徑塊在短節本體圓周方向上與相鄰的保徑塊不接觸，此為圓周方向上不連續；同理，相鄰兩保徑塊在軸向方向上不接觸，此為軸向方向上不連續。

作為選擇，所述各保徑切削結構在所述短節本體軸線方向上錯位布置。

上述方案中，“錯位布置”一方面可減少保徑短節與井壁間的接觸面積并有效降低摩擦阻力；另一方面所形成的特殊流道結構更有利于防止因井壁掉塊等原因造成的卡鉆事故的發生。

作為選擇，所述保徑塊在所述短節本體上螺旋布置。作為進一步選擇，所述保徑塊在所述短節本體上呈多頭螺旋線狀的螺旋布置。

上述方案中，所述“螺旋布置”是指保徑塊以螺旋線為母線，在短節本體本體外表面上依次排列，所述“螺旋線”可以為左旋螺旋線也可以為右旋螺旋線，所述“螺旋線”可以為單頭螺旋線、雙頭螺旋線、也可以為多頭螺旋線。

作為選擇，所述保徑塊的橫截面為圓形。

作為選擇，所述保徑塊的橫截面輪廓線由至少三條線段連接構成，每一線段各自為直線段或曲線段。作為進一步選擇，所述保徑塊的橫截面為不規則多邊形。

上述方案中，所列具有圓形、多邊形等保徑塊橫截面輪廓線形式的保徑短節工具，在與井壁接觸摩擦滑移過程中為銳角或銳邊接觸（如圖7所示），也即將常規楞條狀保徑塊的直線或大曲率光滑曲線的“刮切接觸”改變為“犁削接觸”，增強了保徑短節的保徑能力。

作為選擇，所述保徑塊上固定有主動切削齒或被動耐磨齒，或主動切削齒和被動耐磨齒組合而成。

上述方案中，所謂“主動切削齒”定義為切削齒在保徑塊上的固定方式為“切削齒工作面的法向線與切削齒所在位置點的保徑短節徑向線所夾角度較大”，一般情況下該角度不小于60°，該種情況下切削齒能以負前角吃入并刮切井壁，達到主動保徑的效果；所謂“被動耐磨齒”定義為切削齒在保徑塊上的固定方式為“切削齒工作面的法向線與切削齒所在位置點的保徑短節徑向線所夾角度較小”，該角度一般小于10°，該種情況下切削齒僅能以摩擦擠壓方式保徑，稱之為被動保徑。

作為選擇，且所述主動切削齒和/或被動耐磨齒選自PDC齒、硬質合金齒、孕鑲金剛石復合齒中的一種或多種。

前述本實用新型主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本實用新型可采用并要求保護的方案。

本實用新型的有益效果：

1、由不連續分布的保徑塊構成的保徑結構與井壁的接觸面積小，可有效降低與井壁的摩擦阻力，降低鉆柱的扭矩響應，提高鉆井能量的利用率，進而提高鉆頭的使用效果。

2、不連續的獨立保徑結構與連續的楞條狀保徑結構相比，保徑塊可采用“犁削”方式刮切井壁，可使保徑短節具有更好的刮切效果，保徑能力可進一步提高。

3、不連續分散式保徑結構，改善了短節的流道分布形式，可有效避免較大巖塊等井底落物掉落井底造成鉆頭卡鉆事故的發生。

附圖說明

圖1是本專利第一個實施例的立體圖。

圖2是本專利第一個實施例所示保徑塊的橫截面示意圖。

圖3是本專利第一個實施例所示保徑塊分布周向展開圖。

圖4是本專利第二個實施例的立體圖。