[實用新型]一體式葉片液力、磁傳動井眼清潔工具

有效

• 申請號: 201520107074.5
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN204552655U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 孫曉峰;閆鐵;李顯義;柏明星;劉維凱;陳燁
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

技術領域

本實用新型涉及石油天然氣井鉆井過程中，為了有效抑制巖屑床形成，提高井眼清潔效率所使用的井眼清潔工具，具體涉及一體式葉片液力-磁傳動井眼清潔工具。

背景技術

目前海洋石油天然氣、頁巖氣開采常采用大斜度井、水平井、大位移井等井型來提高井眼泄油面積，最大限度地提高單井產量。這些井型由于存在造斜段（井斜角由0°增加到90°的彎曲井段）和水平井段，巖屑在重力分量的作用下不容易被鉆井液及時攜帶出井眼，出現巖屑堆積的現象，形成巖屑床，現場經驗與室內理論實驗均表明巖屑床易于在大斜度井段（一般指45~90°之間的造斜段）和水平井段（井斜角90°）之間形成。如果井內沉積巖屑床厚度過高，將會導致一系列嚴重的井下問題，如鉆具摩擦阻力、扭矩增大，甚至發生嚴重的井下事故如卡鉆、扭斷鉆具等，處理這些井下事故將大幅度降低機械鉆速，大幅度增加非生產時間和作業成本。這就要求在這類井型的鉆井過程中，保持較高的井眼巖屑清潔效率，在巖屑床易于形成的井段采用必要的方法，防止巖屑床的形成，保證鉆具與井眼安全。

針對目前大斜度和水平段存在巖屑清潔困難的問題，鉆井現場普遍采用以下五種方法清潔井眼巖屑，包括：提高鉆井液返速、改善鉆井液流變性能、短起下鉆具、提高鉆桿轉速、和使用鉆桿傳遞扭矩的井眼清潔工具。

1、提高鉆井液返速

井眼環空中鉆井液平均上返速度越高，越有利于清除巖屑。但高返速對鉆井設備的要求高，相應的動力成本也很高。同時對于某些松軟地層，高返速可能造成嚴重的井壁坍塌事故。因此，受設備和地層的限制，提高返速并不能完全解決井眼清潔問題。

2、改善鉆井液流變性能

該方法通過降低泥漿的流性指數,提高動塑比，改善鉆井液攜巖性能，增強其懸浮攜帶能力。該方法的缺點是改善鉆井液性能需要額外添加鉆井液外加劑，增加成本，同時較高的動塑比也會給泵等地表設備帶來較大的負擔，增大功耗。該方法單獨應用往往起到的效果有限，須配合其它方法。

3、短起下鉆具

在現有條件下，除采用提高泥漿返速及改善泥漿性能來提高其攜巖能力外,實際鉆井中還需配合短程起下鉆、分段循環和倒劃眼等措施，以破壞、清除巖屑床。因此，對于巖屑床沉積不嚴重井段，可采用短程起下鉆的辦法。對巖屑床易于形成的井型和井段，在短程起下鉆過程中，造斜點以下鉆具沿下井壁運動,可破壞巖屑床。對巖屑床比較嚴重，采用短程起下鉆效果不明顯的井，可采用倒劃眼的辦法破壞巖屑床。采用短起下清除法雖能起到清屑效果，卻要在起下鉆上花費很多時間，嚴重影響了鉆井的效率。

4、提高鉆桿轉速

鉆進過程中提高鉆桿轉速可以提高鉆桿表面附近的鉆井液周向速度，使巖屑更好的懸浮至井眼高邊，一定程度上提高巖屑的清潔效率。但在打巖屑清潔困難的造斜段（井斜角0-90°）時，國內外普遍采用井下動力鉆具（螺桿鉆具和渦輪鉆具）滑動鉆進造斜，為保持井眼方位角不變，鉆桿和包括井下動力鉆具的殼體不旋轉，此時只有鉆頭旋轉破巖。但由于鉆桿整體不旋轉，不能采用提高鉆桿速度的方法清除巖屑床。

5、使用鉆桿傳遞扭矩的井眼清潔工具

抑制大斜度井段和水平井段巖屑床形成的另一種方法是使用帶有葉片的巖屑清潔工具，該工具與鉆桿通過絲扣連接，鉆桿旋轉的同時將扭矩傳遞給井眼清潔工具，巖屑清潔工具隨鉆桿旋轉而抑制巖屑床，但缺點是工具旋轉動力來自于鉆桿，當打造斜段應用井下動力鉆具（渦輪鉆具，螺桿鉆具）進行滑動鉆進時，由于鉆桿不旋轉，該類型工具也無法實現旋轉，基本沒有抑制巖屑床形成的作用。

發明內容

本實用新型的目的是提供一體式葉片液力-磁傳動井眼清潔工具，這種一體式葉片液力-磁傳動井眼清潔工具用于解決目前大斜度井、水平井、大位移井等井型滑動鉆進時井眼巖屑清潔效果不好，不能有效地抑制巖屑床形成的問題。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：這種一體式葉片液力-磁傳動井眼清潔工具由流筒殼體、旋轉磁芯、上保徑體、旋轉葉片構成，流筒殼體入口端有內螺紋，出口端有外螺紋，流筒殼體外壁靠近外螺紋處設置有下保徑體，流筒殼體外壁還設置有限位環，上保徑體安裝在限位環一側；

旋轉磁芯由轉筒與轉軸一體形成，轉筒與轉軸的過渡連接段有鉆井液孔，轉軸外固定液力轉換裝置，轉筒的外壁均布有永磁鐵，每根永磁鐵沿筒體軸向設置，永磁鐵磁極方向沿徑向設置，相鄰兩根永磁鐵磁極方向反向；旋轉磁芯安裝在流筒殼體內，轉筒與流筒殼體出口相通，旋轉葉片套裝在流筒殼體外，旋轉葉片位于上保徑體與下保徑體之間，旋轉葉片與轉筒對應設置；