本发明专利技术公开了用于油气钻井的钻杆扶正器，包括扶正翼、上返流道，上返流道上开设若干通孔，通孔内密封配合有锥形件，锥形件的尖锥端朝向通孔外侧，且锥形件通过第一剪切销钉与通孔孔壁连接；还包括与通孔一一对应的滑套，滑套与扶正器之间通过第二剪切销钉连接；每个滑套内均设置有滑动推块、加压流道，加压流道的入口段与出口段均开设在扶正器内壁，当滑套下行至行程低位时，滑套顶部位于加压流道的入口段与出口段之间，滑动推块下行过程中向锥形件施压、剪断第一剪切销钉。本发明专利技术用以解决现有技术中钻杆扶正器容易泥包进而诱发井下事故的问题，实现为钻杆扶正器提供自解堵功能、降低扶正器泥包卡钻风险的目的。
【技术实现步骤摘要】
用于油气钻井的钻杆扶正器
本专利技术涉及油气钻井领域，具体涉及用于油气钻井的钻杆扶正器。
技术介绍
钻井工程是石油天然气开采过程中的重要中间环节，其中钻杆是必不可少的工具之一。钻杆扶正器是井下钻具组合中十分重要的一个钻具，其主要功能有3：(1)扶正底部钻具组合，提高底部钻具组合在井眼中的居中度，降低压差卡钻、粘附卡钻的风险；(2)在直井中作为钟摆钻具组合的一部分，起到防斜打直，提高井眼垂直度的目的；(3)在采用螺杆钻具的定向井甚至水平井作业过程中，作为定向造斜的杠杆支点，对井眼轨迹的控制起到关键性作用。钻杆扶正器从扶正翼的布局上来看，可以分为直翼扶正器和螺旋翼扶正器，其中直翼扶正器一般用于直井的钻进，而螺旋翼扶正器常用于定向井作业。无论是哪种类型的扶正器，其相邻两个扶正翼之间都会形成供钻井液回流的上返流道。对于钻井扶正器而言，其外径是井下底部钻具组合中最大之处，且上返流道相较于两侧的扶正翼内凹，因此该位置是最容易堆积岩屑造成返出不畅的地方。一旦岩屑返出不畅则极易导致扶正器泥包，进而引发憋压、卡钻等一系列井下事故。现场起钻后，经常能够看到钻杆扶正器的上返流道内被致密的泥岩岩屑所包覆的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于油气钻井的钻杆扶正器，以解决现有技术中钻杆扶正器容易泥包进而诱发井下事故的问题，实现为钻杆扶正器提供自解堵功能、降低扶正器泥包卡钻风险的目的。本专利技术通过下述技术方案实现：用于油气钻井的钻杆扶正器，包括若干扶正翼、位于相邻两个扶正翼之间的上返流道，所述上返流道上开设若干通孔，所述通孔内密封配合有锥形件，所述锥形件的尖锥端朝向通孔外侧，且锥形件通过第一剪切销钉与通孔孔壁连接；还包括与所述通孔一一对应的滑套，所述滑套密封连接在扶正器的内壁，且滑套与扶正器之间通过第二剪切销钉连接，所述第一剪切销钉的剪切应力小于第二剪切销钉的剪切应力；每个滑套内均设置有滑动推块、加压流道，所述加压流道的入口段在上、出口段在下，且入口段与出口段均开设在扶正器内壁，当滑套下行至行程低位时，所述滑套顶部位于加压流道的入口段与出口段之间，自加压流道的出口段排出的液体能够推动所述滑动推块下行，所述滑动推块下行过程中向锥形件施压、剪断第一剪切销钉。针对现有技术中钻杆扶正器容易泥包进而诱发井下事故的问题，本专利技术提出一种用于油气钻井的钻杆扶正器，本申请在扶正器的每个上返流道上均开设若干通孔，通孔内设置有用于解堵的锥形件，且锥形件与通孔内壁之间密封配合。锥形件顾名思义呈锥形，其尖锥端朝向通孔外侧，即当扶正器入井后、尖锥端朝向井壁方向。锥形件与通孔孔壁之间还通过第一剪切销钉进行连接，在第一剪切销钉的作用下，本申请中的扶正器在正常井况下，能够保证锥形件始终位于通孔内，其尖锥端不会伸出至外侧，不会对正常的井口组合钻具、入井钻进等作业造成干扰。每个通孔都对应一个滑套，滑套设置在扶正器管体的内壁，其滑动方向平行于扶正器轴线方向，且滑套与扶正器内壁之间动密封连接。此外，滑套与扶正器之间还通过第二剪切销钉连接，第二剪切销钉的剪切应力大于第一剪切销钉的剪切应力，确保当第二剪切销钉都能够被剪断时，第一剪切销钉也能够稳定的被剪断。每个滑套内均设置有一滑动推块，用于推动锥形件快速向外运动。加压流道的两端均开设在扶正器的内壁上，加压流道平时被完全包覆在滑套内，只有当滑套下行时，加压流道才会起到引流钻井液的作用。具体的，加压流道的上端为入口段、下端为出口段，当滑套下行至行程低位时，滑套顶部位于加压流道的入口段与出口段之间，从而将入口段直接暴露在滑套之外，使得钻具内经泥浆泵泵送的钻井液能够从入口段处进入加压流道。本申请在常态下，锥形件被第一剪切销钉锁定在通孔内无法移动，滑动推块被锥形件托住无法下行，加压流道完全被滑套包覆，滑套被第二剪切销钉锁定，因此，本申请在常态下与传统的钻杆扶正器无异。在使用本申请中钻杆扶正器的钻井作业过程中，当环空堵塞导致井口返出下降甚至返出为0时，此时井况已经相当严峻，甚至已经发生了泥包卡钻风险。在此情况下，在进行常规解堵作业仍无效后，可以缓慢增大排量尝试主动加压，以使本申请发挥作用，具体的：首先增大泥浆泵泵压，直至剪断第二剪切销钉、解除对滑套的锁定，使滑套下行至行程低位；滑套下行至形成低位后，加压流道的入口段直接暴露在钻具内，处于高压状态的钻井液迅速从入口段进入加压流道中，并从出口段喷出，从出口段喷出的钻井液对滑动推块施加向下的作用力，该作用力通过滑动推块传递至锥形件，直至将第一剪切销钉剪断、解除对锥形件的锁定。由于锥形件的锁定被解除，因此在钻井液压力作用下，滑动推块快速下行、推动锥形件快速在通孔内向外侧移动，瞬间将锥形件的尖锥端顶推至通孔外侧，使其暴露在上返流道内，此过程中，若本次环空堵塞是由于扶正器的上返流道泥包所导致的，则能够通过若干的锥形件的尖锥端的瞬时作用，从内部破碎包覆在上返流道上的岩屑，对于处于憋压状态的环空环境而言，一旦堆积的岩屑被破开细微的裂缝，在高压钻井液的作用下都能够迅速将该裂缝扩大冲开、进而将包覆的岩屑大面积的冲垮、重新建立环空返流通道。所以说，本申请解决了现有技术中钻杆扶正器容易泥包进而诱发井下事故的问题，实现了为钻杆扶正器提供自解堵功能、降低扶正器泥包卡钻风险的目的。并且，当解堵完成后，锥形件的尖锥端始终保持位于通孔外侧，对于后续上返的岩屑而言等于有大量的细小凸起在上返流道内，也能够避免后续岩屑的再次堆积成块，一旦岩屑无法堆积成块，那么堵塞流道的风险就会显著降低。此外，本申请除了实现前述的人为控制主动解堵效果外，还具有自解堵的功能，具体的：本领域技术人员均可知晓，在钻进或者倒划眼起钻过程中，环空堵塞是一个瞬发过程，如某一团岩屑突然堆积至某个位置无法及时上返，而后续岩屑又陆续跟进，则极易导致瞬间的堵塞、进而诱发“抬钻具”的卡钻事故；这种环空堵塞反应至钻井参数上，就是泵压的突然陡升，俗称为憋压现象。憋压现象发生时，需要司钻尽快降低泥浆泵排量以控制井下压力，然而在实际操作过程中，由于憋压现象的突发性，司钻很难做到在压力升高的瞬间就完成降排量操作，一般都会有几秒的操作延迟，而这几秒的操作延迟是不利于钻井事故中“处理越快越容易解堵”的思路的，现场大部分的“憋压抬钻具”卡钻都是由于司钻反应不及时、降排量动作过慢而引起的。而本申请中，当司钻反应不及时导致泵压快速升高时，此瞬间就有可能将第二剪切销钉剪断、进而将第一剪切销钉剪断，从而在扶正器导致的环空堵塞发生初期就对堵塞的岩屑进行破碎、破坏其致密结构，进而将卡钻风险在初期化解于无形，实现钻杆扶正器自动解堵、主动防卡的效果。进一步的，所述通孔从内到外向下倾斜，锥形件的外径小于或等于通孔内径，锥形件与通孔孔壁之间通过若干O圈动密封。通孔轴线向下倾斜，有利于增大通孔的整体长度，进而为锥形件提供更大的行程空间，同时有利于滑动推块下行时，推动锥形件进行移动。若干的O圈用于确保锥形件与通孔之间的密封，避免正常作业时钻井液倒灌。进一步的，所述锥形件的底面垂直于通孔的轴线，当第一剪切销钉连接时，锥形件的底面顶端与扶正器内壁齐平，锥形件自下方托住所述滑动推块。锥形件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于油气钻井的钻杆扶正器，包括若干扶正翼(1)、位于相邻两个扶正翼(1)之间的上返流道(2)，其特征在于，所述上返流道(2)上开设若干通孔(3)，所述通孔(3)内密封配合有锥形件(4)，所述锥形件(4)的尖锥端朝向通孔(3)外侧，且锥形件(4)通过第一剪切销钉(7)与通孔(3)孔壁连接；还包括与所述通孔(3)一一对应的滑套(5)，所述滑套(5)密封连接在扶正器的内壁，且滑套(5)与扶正器之间通过第二剪切销钉(6)连接，所述第一剪切销钉(7)的剪切应力小于第二剪切销钉(6)的剪切应力；每个滑套(5)内均设置有滑动推块(8)、加压流道(9)，所述加压流道(9)的入口段(901)在上、出口段(902)在下，且入口段(901)与出口段(902)均开设在扶正器内壁，当滑套(5)下行至行程低位时，所述滑套(5)顶部位于加压流道(9)的入口段(901)与出口段(902)之间，自加压流道(9)的出口段(902)排出的液体能够推动所述滑动推块(8)下行，所述滑动推块(8)下行过程中向锥形件(4)施压、剪断第一剪切销钉(7)。/n
【技术特征摘要】
1.用于油气钻井的钻杆扶正器，包括若干扶正翼(1)、位于相邻两个扶正翼(1)之间的上返流道(2)，其特征在于，所述上返流道(2)上开设若干通孔(3)，所述通孔(3)内密封配合有锥形件(4)，所述锥形件(4)的尖锥端朝向通孔(3)外侧，且锥形件(4)通过第一剪切销钉(7)与通孔(3)孔壁连接；还包括与所述通孔(3)一一对应的滑套(5)，所述滑套(5)密封连接在扶正器的内壁，且滑套(5)与扶正器之间通过第二剪切销钉(6)连接，所述第一剪切销钉(7)的剪切应力小于第二剪切销钉(6)的剪切应力；每个滑套(5)内均设置有滑动推块(8)、加压流道(9)，所述加压流道(9)的入口段(901)在上、出口段(902)在下，且入口段(901)与出口段(902)均开设在扶正器内壁，当滑套(5)下行至行程低位时，所述滑套(5)顶部位于加压流道(9)的入口段(901)与出口段(902)之间，自加压流道(9)的出口段(902)排出的液体能够推动所述滑动推块(8)下行，所述滑动推块(8)下行过程中向锥形件(4)施压、剪断第一剪切销钉(7)。
2.根据权利要求1所述的用于油气钻井的钻杆扶正器，其特征在于，所述通孔(3)从内到外向下倾斜，锥形件(4)的外径小于或等于通孔(3)内径，锥形件(4)与通孔(3)孔壁之间通过若干O圈(10)动密封。
3.根据权利要求2所述的用于油气钻井的钻杆扶正器，其特征在于，所述锥形件(4)的底面垂直于通孔(3)的轴线，当第一剪切销钉(7)连接时，锥形件(4)的底面顶端与扶正器内壁齐平，锥形件(4)自下方托住所述滑动推块(8)。
4.根据权利要求1所述的用于油气钻井的钻杆扶正器，其特征在于，扶正器内壁开设用于所述滑套(5)滑动的第一滑槽(11)，滑套(5)与第一滑槽(11)动密封配合。
5.根据权利要求1所述的用于油气钻井的...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：熊朝柱，
类型：发明
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。