钻井旁通循环工具制造技术

本发明专利技术为一种钻井旁通循环工具，包括外筒结构，所述外筒结构内同轴套设有中心管结构，所述中心管结构上设置有沿轴向贯通的、且允许钻井液通过的中心通孔，所述中心通孔的出口端设置有能轴向固定的节流喷嘴，所述外筒结构靠近所述中心通孔的入口端的侧壁上贯通设置有允许钻井液自内向外流出的外流体通道，所述中心管结构的侧壁上贯通设置有能与所述外流体通道抵靠连通、且能周向旋转错开所述外流体通道的内流体通道。该工具克服现有技术中存在的大斜度井或水平井钻井过程岩屑床影响钻井进程、安全性差的问题，该工具能在钻井过程中随时清除岩屑床，提高钻井过程的安全性和效率。

【技术实现步骤摘要】
钻井旁通循环工具
本专利技术涉及石油行业钻井装备与工具
，尤其涉及一种钻井旁通循环工具。
技术介绍
在大斜度井或水平井钻井过程中，受井斜、环空返速等因素的影响，环空岩屑在重力作用下容易在井壁底边上沉积形成岩屑床，尤其是停泵时这种现象尤其明显。井斜角越大的井段越易形成岩屑床。岩屑床能够严重影响机械钻速，在大斜度井或水平井钻井过程中易造成井下脱压，导致钻头处没有钻压，长时间没有进尺，工程进度缓慢，增加钻井成本。同时，岩屑床还易导致钻具扭矩增大，严重时可以导致卡钻或钻具扭断，造成严重的钻井事故。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种钻井旁通循环工具，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钻井旁通循环工具，克服现有技术中存在的大斜度井或水平井钻井过程岩屑床影响钻井进程、安全性差的问题，该工具能在钻井过程中随时清除岩屑床，提高钻井过程的安全性和效率。本专利技术的目的是这样实现的，一种钻井旁通循环工具，所述钻井旁通循环工具包括外筒结构，所述外筒结构内同轴套设有中心管结构，所述中心管结构上设置有沿轴向贯通的、且允许钻井液通过的中心通孔，所述中心通孔的出口端设置有能轴向固定的节流喷嘴，所述外筒结构靠近所述中心通孔的入口端的侧壁上贯通设置有允许钻井液自内向外流出的外流体通道，所述中心管结构的侧壁上贯通设置有能与所述外流体通道抵靠连通、且能周向旋转错开所述外流体通道的内流体通道。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述中心管结构包括周向固定、且能沿轴向移动的驱动部，所述驱动部上设置有沿轴向贯通的驱动部中心孔，所述驱动部的一端设置所述节流喷嘴，所述外筒结构的内壁上设置有能轴向顶抵限位所述节流喷嘴的第一内凸台，所述驱动部的另一端密封连接有轴向固定、且能周向转动的旋转部，所述旋转部上设置有沿轴向贯通的旋转部中心孔，所述旋转部中心孔和所述驱动部中心孔连通构成所述中心通孔，所述旋转部远离所述驱动部的一端的侧壁上设置所述内流体通道。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动部包括周向固定、且能沿轴向移动的活塞杆，所述活塞杆上设置所述驱动部中心孔，所述活塞杆的一端连通设置所述节流喷嘴，所述活塞杆的一端的外壁上固定套设有活塞，所述活塞的外壁能沿所述外筒结构的内壁密封滑动，所述外筒结构的内壁上设置有第二内凸台，所述活塞杆的外壁上套设有顶抵连接于所述活塞和所述第二内凸台之间的弹簧，所述活塞杆的另一端的外壁上设置有外齿轮，所述旋转部的一端能周向旋转地套设于所述外齿轮上。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述活塞杆的横截面为多边形，所述外筒结构的内壁的横截面与所述活塞杆的横截面匹配设置。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旋转部包括一端能周向旋转地套设于所述驱动部的另一端的、且轴向固定的旋转轴套，所述旋转轴套的另一端自外向内地密封套设有能轴向固定、且能随所述旋转轴套正向同步旋转的旋转轴，所述旋转轴套能相对所述旋转轴反向旋转；所述旋转轴上设置有沿轴向贯通的旋转轴中心孔，所述旋转轴中心孔与所述旋转轴套的内腔连通构成所述旋转部中心孔；所述旋转轴的侧壁上设置所述内流体通道，且所述旋转轴设置了所述内流体通道的位置处的外侧壁与所述外筒结构的内侧壁密封地抵靠。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旋转轴套的内壁上设置有与所述外齿轮匹配的、且能将所述外齿轮的移动转化为转动的内齿轮。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述外筒结构的内壁上设置有第三内凸台，所述旋转轴套的一端的端面能转动地抵靠于所述第三内凸台的端面上；所述旋转轴套的内壁上设置有第四内凸台，所述旋转轴的一端能转动地沿轴向抵靠于所述第四内凸台的端面上；所述外筒结构的内壁上还设置有第五内凸台，所述旋转轴的另一端的端面能转动地抵靠于所述第五内凸台的端面上。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述外筒结构包括依次密封地连接的第一外筒、第二外筒、第三外筒、第四外筒和第五外筒，所述第一外筒的一端套设在所述第二外筒内，所述第一外筒内设置所述第五内凸台，所述第一外筒的侧壁上设置所述外流体通道；所述第三外筒的一端密封套设在所述第二外筒内，所述第三外筒的另一端密封套设在所述第四外筒内，所述第三外筒的一端构成所述第三内凸台，所述第三外筒的另一端构成所述第二内凸台；所述第五外筒的一端密封套设在所述第四外筒内，所述第五外筒内设置所述第一内凸台。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旋转轴的一端的外壁与所述旋转轴套的内壁之间设置有允许所述旋转轴随所述旋转轴套正向同步旋转、且允许所述旋转轴套相对所述旋转轴反向旋转的第一单向离合器组，所述旋转轴的另一端的外壁与所述外筒结构的内壁之间设置有允许所述旋转轴随所述旋转轴套正向同步旋转的第二单向离合器组。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述内流体通道的过流截面积大于所述外流体通道的过流截面积，所述内流体通道包括沿所述中心管结构周向均匀间隔设置的多个圆透孔或者环形透槽，所述外流体通道包括与所述内流体通道匹配设置的多个圆透孔或者环形透槽。由上所述，本专利技术提供的钻井旁通循环工具具有如下有益效果：(1)本专利技术的钻井旁通循环工具中，中心通孔的出口端设置的节流喷嘴具有节流作用，能使中心通孔出口端的内外侧产生压差，中心通孔内部钻井液压力升高，部分钻井液通过内流体通道、外流体通道流向井眼环空，该部分钻井液对外流体通道附近的岩屑床形成直接冲刷，有效地进行岩屑清除，避免岩屑床对钻井的影响，提高钻井过程的安全性和效率；(2)本专利技术的钻井旁通循环工具中内流体通道的过流截面积大于外流体通道的过流截面积，外流体通道的过流面积减小使得钻井液的喷射压力有所提高，进一步提升钻井液的冲刷清洁效果；(3)本专利技术的钻井旁通循环工具中充分利用单向离合器的特性，实现旋转轴的单向转动，进而实现内流体通道、外流体通道通断的控制；(4)本专利技术的钻井旁通循环工具通过地面钻井泵的排量的调整实现内流体通道、外流体通道通断的控制，无需投球或投镖操作即可实现钻井旁通循环工具的无限次开关，操作简单，利于推广使用。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：图1：为本专利技术的钻井旁通循环工具的示意图。图2：为图1中AB处放大图。图3：为图1中BC处放大图。图4：为图1中CD处放大图图5：为内流体通道、外流体通道连通时图2中E-E处剖视图。图6：为内流体通道、外流体通道错开时图2中E-E处剖视图。图7：为本专利技术的活塞杆的示意图。图8：为图7中F-F处剖视图。图9：为本专利技术的旋转轴套的示意图。图10：为本专利技术的第三外筒的示意图。图11：为图10中G向视图。图中：100、钻井旁通循环工具；1、外筒结构；101、第一内凸台；102、第二内凸台；103、第三内凸台；105、第五内凸台；11、第一外筒；12、第二外筒；13、第三外筒；14、第四外筒；15、第五外筒；16、第二圆透孔；2、中心管结构；20、中心通孔；21、节流喷嘴；221、活塞杆；222、活塞；223、弹簧；224、外齿轮；231、旋转轴套；2311、第四内凸台；232、旋转轴；233、内齿轮；241、第一单向离合器组；242、第二单向离合器组；25、第一圆透孔；26、推力球轴承。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井旁通循环工具，其特征在于，所述钻井旁通循环工具包括外筒结构，所述外筒结构内同轴套设有中心管结构，所述中心管结构上设置有沿轴向贯通的、且允许钻井液通过的中心通孔，所述中心通孔的出口端设置有能轴向固定的节流喷嘴，所述外筒结构靠近所述中心通孔的入口端的侧壁上贯通设置有允许钻井液自内向外流出的外流体通道，所述中心管结构的侧壁上贯通设置有能与所述外流体通道抵靠连通、且能周向旋转错开所述外流体通道的内流体通道。

【技术特征摘要】
1.一种钻井旁通循环工具，其特征在于，所述钻井旁通循环工具包括外筒结构，所述外筒结构内同轴套设有中心管结构，所述中心管结构上设置有沿轴向贯通的、且允许钻井液通过的中心通孔，所述中心通孔的出口端设置有能轴向固定的节流喷嘴，所述外筒结构靠近所述中心通孔的入口端的侧壁上贯通设置有允许钻井液自内向外流出的外流体通道，所述中心管结构的侧壁上贯通设置有能与所述外流体通道抵靠连通、且能周向旋转错开所述外流体通道的内流体通道。2.如权利要求1所述的钻井旁通循环工具，其特征在于，所述中心管结构包括周向固定、且能沿轴向移动的驱动部，所述驱动部上设置有沿轴向贯通的驱动部中心孔，所述驱动部的一端设置所述节流喷嘴，所述外筒结构的内壁上设置有能轴向顶抵限位所述节流喷嘴的第一内凸台，所述驱动部的另一端密封连接有轴向固定、且能周向转动的旋转部，所述旋转部上设置有沿轴向贯通的旋转部中心孔，所述旋转部中心孔和所述驱动部中心孔连通构成所述中心通孔，所述旋转部远离所述驱动部的一端的侧壁上设置所述内流体通道。3.如权利要求2所述的钻井旁通循环工具，其特征在于，所述驱动部包括周向固定、且能沿轴向移动的活塞杆，所述活塞杆上设置所述驱动部中心孔，所述活塞杆的一端连通设置所述节流喷嘴，所述活塞杆的一端的外壁上固定套设有活塞，所述活塞的外壁能沿所述外筒结构的内壁密封滑动，所述外筒结构的内壁上设置有第二内凸台，所述活塞杆的外壁上套设有顶抵连接于所述活塞和所述第二内凸台之间的弹簧，所述活塞杆的另一端的外壁上设置有外齿轮，所述旋转部的一端能周向旋转地套设于所述外齿轮上。4.如权利要求3所述的钻井旁通循环工具，其特征在于，所述活塞杆的横截面为多边形，所述外筒结构的内壁的横截面与所述活塞杆的横截面匹配设置。5.如权利要求3所述的钻井旁通循环工具，其特征在于，所述旋转部包括一端能周向旋转地套设于所述驱动部的另一端的、且轴向固定的旋转轴套，所述旋转轴套的另一端自外向内地密封套设有能轴向固定、且能随所述旋转轴套正向同步旋转的旋转轴，所述旋转轴套能相对所述旋转轴反向旋转；所述旋转轴上设置有沿轴向贯通...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾涛，李万军，张燕萍，王刚，周海秋，吴千里，曹川，于永亮，杨毅，何坤，罗勇，何弦，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11