[實用新型]一種水平井鉆井射流磨碎巖短節

有效

• 申請號: 201520297640.3
• 申請日: 2015-05-11
• 公開（公告）號: CN204663436U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 陳緒躍;高德利;郭柏云
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B21/16
• 分類號: E21B21/16;E21B17/02;B02C19/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于鉆井與油氣工程領域，具體涉及一種水平井鉆井射流磨碎巖短節。

背景技術

眾所周知，攜巖是水平井和大位移井鉆井的一個重要難題，如果巖屑攜帶效果達不到要求，會導致諸多問題發生，如高摩阻和高扭矩，沉砂卡鉆，下套管與固井困難，鉆具磨損嚴重，測井儀器下入作業困難等，甚至導致鉆井作業可能被迫中止。然而，影響攜巖效果的一個最為重要的因素就是巖屑尺寸，根據斯托克斯定律，巖屑的沉降末速與巖屑粒徑的平方成正比，因此減小巖屑尺寸能大大提高攜巖效率。前人研究和現場施工表明，在水平井和大位移井中，一般使用聚合物和油基鉆井液，小尺寸巖屑的攜巖效率明顯大于大尺寸巖屑。現場為了控制巖屑床，經常進行很短距離地上提下放鉆具，使鉆頭提離井底后再回到井底，將鉆頭附近大顆粒巖屑推回井底重復破碎；限制鉆速，低鉆壓、高轉速，使鉆頭第一次破碎產生的巖屑不致于過大，但這都大大降低了機械鉆速。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種水平井鉆井射流磨碎巖短節，通過射流粉碎裝置粉碎巖屑，提高攜巖效率，從根本上消除水平井中的巖屑床。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種水平井鉆井射流磨碎巖短節，包括鉆桿短節、射流粉碎裝置。

鉆桿短節包括短節上接頭、主流道、短節下接頭。

射流粉碎裝置包括巖屑吸入環空、高速射流噴嘴、負壓混合室、喉管、巖屑解離加速管、粉碎靶體、粉碎倉、旁通；高速射流噴嘴入口與鉆桿短節的主流道連通，高速射流噴嘴的出口與負壓混合室的下端連接，負壓混合室的外側與巖屑吸入環空連通；負壓混合室的上端與喉管對接連通，喉管與巖屑解離加速管對接連通，巖屑解離加速管出口與粉碎倉連通，粉碎倉內安有粉碎靶體正對著巖屑解離加速管出口，粉碎靶體的靶面與巖屑解離加速管的軸線呈0°-90°的夾角，粉碎倉與旁通連通，旁通為入口小出口大的擴散性圓管；射流粉碎裝置是水平井鉆井射流磨碎巖短節的關鍵機構，一方面射流粉碎裝置的高速射流噴嘴出口在負壓混合室產生負壓，抽吸巖屑，另一方面射流粉碎裝置基于高聚能射流的粉碎原理充分粉碎巖屑，大大提高巖屑的運移效率。

綜上所述，與現有技術相比，本實用新型具有以下良好效果：

(1)本發明不僅結構簡單，易于加工，而且其射流粉碎裝置基于高聚能射流的粉碎技術能夠粉碎巖屑，大大降低水平井中巖屑的沉降末速，提高攜巖效率，從根本上消除水平井中的巖屑床。

附圖說明

圖1為水平井鉆井射流磨碎巖短節的示意圖；

圖2為水平井鉆井射流磨碎巖短節沿圖1左視示意圖；

圖3為水平井鉆井射流磨碎巖短節沿圖1中A-A的剖視示意圖；

圖中：1、鉆桿短節，2、射流粉碎裝置；101、短節上接頭，102、主流道，103、短節下接頭；201、巖屑吸入環空，202、高速射流噴嘴，203、負壓混合室，204、喉管，205、巖屑解離加速管，206、粉碎靶體，207、粉碎倉，208、旁通。

具體實施方式

以下結合附圖，說明本實用新型提出的具體實施方式、結構、特征及其功效，詳細說明如下：

一種水平井鉆井射流磨碎巖短節，包括鉆桿短節1、射流粉碎裝置2。

鉆桿短節1包括短節上接頭101、主流道102、短節下接頭103。

射流粉碎裝置2包括巖屑吸入環空201、高速射流噴嘴202、負壓混合室203、喉管204、巖屑解離加速管205、粉碎靶體206、粉碎倉207、旁通208；高速射流噴嘴202入口與鉆桿短節2的主流道102連通，高速射流噴嘴202的出口與負壓混合室203的下端連接，負壓混合室203的外側與巖屑吸入環空201連通；負壓混合室203的上端與喉管204對接連通，喉管204與巖屑解離加速管205對接連通，巖屑解離加速管205出口與粉碎倉207連通，粉碎倉207內安有粉碎靶體206正對著巖屑解離加速管205出口，粉碎靶體206的靶面與巖屑解離加速管205的軸線呈0°-90°的夾角，粉碎倉207與旁通208連通，旁通208為入口小出口大的擴散性圓管；射流粉碎裝置1是水平井鉆井射流磨碎巖短節的關鍵機構，一方面射流粉碎裝置1的高速射流噴嘴202出口在負壓混合室203產生負壓，抽吸巖屑，另一方面射流粉碎裝置1基于高聚能射流的粉碎原理充分粉碎巖屑，大大提高巖屑的運移效率。

本實用新型的水平井鉆井射流磨碎巖短節的工作過程如下：

在鉆進過程中，高壓鉆井液由主流道102進入，一部分鉆井液由主流道102繼續流向井底，另一部分鉆井液由高速射流噴嘴202噴出，形成高速射流，高速射流在負壓混合室203產生負壓。此負壓通過巖屑吸入環空201對井眼環空的流體和巖屑進行抽吸，將井眼環空的巖屑和鉆井液吸入負壓混合室203內。高速射流噴嘴202噴出高聚能射流，在負壓混合室203產生負壓卷吸巖屑與鉆井液，巖屑與鉆井液在負壓混合室203和喉管204處被匯入高聚能射流，高聚能射流在解離加速管205解離帶微裂縫的巖屑，實現解離破碎，相間及顆粒之間的碰撞、互磨產生的沖擊壓力和剪切力造成顆粒的破碎，并實現對巖屑的加速。高速巖屑高速沖擊粉碎靶體206，利用瞬間沖擊力、水楔粉碎巖屑。帶微裂縫的細小巖屑在粉碎倉207經過多次反射碰撞進一步粉碎，粉碎后的巖屑與鉆井液混合物在旁通208內速度降下來后排入環空。