一种旋流井眼净化工具制造技术

本发明专利技术涉及一种旋流井眼净化工具，包括管体和翼，管体的上下两端具有用于与钻杆连接的连接结构，翼位于管体外壁上，翼沿管体周向两侧的空间构成供流体流过的流道，旋流井眼净化工具还具有与管体内腔连通的喷嘴，定义喷嘴喷出的射流与管体的轴线夹角为α，射流朝向井壁倾斜喷射时α为正值，沿管体轴向喷射的角度为0

【技术实现步骤摘要】
一种旋流井眼净化工具


[0001]本专利技术涉及一种旋流井眼净化工具。

技术介绍

[0002]在石油天然气钻井工程
，水平井、大位移井、定向井等特殊井型得到了越来越多的应用，与常规直井相比，这类井倾斜角都比较大，岩屑在此类经段内向井口运移时容易在重力作用下沉降堆积在井筒的下井壁上，由少积多形成岩屑床，同样，处于大斜度井段内的钻具也在重力作用下贴近下井壁，当钻具遇到岩屑床时容易出现起下钻困难的情况，严重时甚至会导致钻具发生粘吸卡钻此类井下复杂情况，严重影响正常作业。
[0003]针对以上问题，现有技术都是采用井眼净化工具对井下岩屑床进行清理，关于现有技术中的井眼净化工具的结构，如申请公布号为CN103775010A、申请公布日为2014年05月07日的中国专利技术专利公开的一种水平段气体钻井井眼净化工具，其包括管体，管体上下两端具有连接结构，使得井眼净化工具能够串接在钻杆上，同时，管体上还具有螺旋形的翼，翼作为扶正条能够起到扶正作用，同时，相邻两翼围出螺旋形流道，工作时，井眼净化工具随钻杆一起转动，研磨岩屑的同时，增大气体流速并增强气体的绕动流动能力，使得经过流道的气流被搅动形成螺旋气流，利用螺旋气流将岩屑带出井。这样的井眼净化工具依靠转动动作和流道结构配合来实现井下岩屑的清除，净化方式单一，清洁与携带岩屑的动力具有一定的局限性，存在着岩屑清除能力弱的技术问题。
[0004]对此，现有技术有一些改进，如授权公告号为CN205089245U、授权公告日为2016年03月16日的中国技术专利公开的一种侧向射流式岩屑床清除工具，其柱状本体的侧壁外周面上设置有扶正翼的同时，还开设有与钻井流道连通的旁通孔，旁通孔沿柱状本体径向延伸，工作时，扶正翼转动将钻井液扰流成旋流状态的同时，钻井液经旁通孔以高压、高速的射流状态射向井壁，对岩屑进行冲击扰动，使岩屑便于被钻井液携带出来，该方案虽然能够增大净化工具清除岩屑的能力，但是，经旁通孔射出的高压射流冲对井壁产生冲击，加上处于地层深度处的井壁本身稳定性就比较差，极易出现井壁被冲击损伤的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种旋流井眼净化工具，以解决现有技术中井眼净化工具喷射射流时会对井壁造成损伤的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所提供的旋流井眼净化工具的技术方案是：一种旋流井眼净化工具，包括管体和翼，管体的上下两端具有用于与钻杆连接的连接结构，翼位于管体外壁上，翼沿管体周向两侧的空间构成供流体流过的流道，旋流井眼净化工具还具有与管体内腔连通的喷嘴，定义喷嘴喷出的射流与管体的轴线夹角为α，射流朝向井壁倾斜喷射时α为正值，沿管体轴向喷射的角度为0
°
，朝向管体倾斜喷射时α为负值，所述射流与管体的轴线夹角α≤0
°
。
[0007]有益效果是：旋流井眼净化工具通过连接结构连接在钻杆上，随钻杆在井下转动，
并通过翼刮磨井内岩屑，同时使得携带有岩屑的流体在经过流道后以旋流的姿态流向井口，实现旋流清除岩屑，与此同时，从喷嘴喷出的射流对井内岩屑进行冲击和扰动，使得岩屑更易被流体裹挟带出，对射流的喷射方向进行限制，确保射流具有冲击力的一段不会喷射在井壁上，进而确保射流不会对井壁造成损伤，尤其当射流沿管体轴线喷射时，喷射出的射流能够对被翼搅成旋流状态的流体进行有效的助力，提高流体将岩屑带出井的能力。
[0008]作为进一步地改进，所述翼有至少两个，各翼沿管体周向间隔布置，至少两个翼上设置有所述喷嘴。
[0009]有益效果是：喷嘴设置在翼上，无需在管体上额外设置喷嘴，确保旋流井眼净化工具具有尽可能简单的结构，更重要的，喷嘴与流道具有更近的配合距离，确保喷嘴喷射出的射流能够有效地与旋流状态的流体配合，与此同时，至少两个翼上都设置喷嘴，多个喷嘴共同作用，实现更好的扰动效果，提高旋流井眼净化工具的岩屑清除能力。
[0010]作为进一步地改进，所述翼为长度沿管体轴向延伸的平板结构。
[0011]有益效果是：翼采用平板型结构，使得翼本身便于生产制造，更重要的，平板型的翼便于加工相应的结构来装配成喷嘴，提高旋流井眼净化工具设计和制造的方便性。
[0012]作为进一步地改进，所述喷嘴包括壳体和阀芯组件，壳体上开设有喷射流道，所述阀芯组件设置在喷射流道内以用于控制喷射流道的开闭，并且，所述阀芯组件能够在管体内腔内的压力达到设定值时被打开。
[0013]有益效果是：设置能够在设定压力下打开的阀芯组件，使得旋流井眼净化工具的岩屑清除能力能够可控性地提升，具体使用时，当井内岩屑较难清除时，增大管体内腔内的压力，将喷嘴打开喷射流体以辅助翼来实现岩屑更加高效的清除，而当仅依靠翼的刮磨和搅动即可满足井下岩屑的清除时，可不用打开喷嘴，避免能量浪费。
[0014]作为进一步地改进，所述喷射流道开设在翼上，开有喷射流道的翼构成所述喷嘴的壳体。
[0015]有益效果是：直接采用翼来作为喷嘴的壳体，无需在管体上再额外专门设置喷嘴壳体，简化旋流井眼净化工具的结构的同时，使喷嘴与流道具有更近的配合距离，确保喷嘴喷射出的射流能够有效地与旋流状态的流体配合，提高旋流井眼净化工具的岩屑清除能力。
[0016]作为进一步地改进，所述阀芯组件包括阀座、阀芯、推杆和弹簧，所述阀座固定在喷射流道内且具有供流体通过的中心孔，弹簧设置在喷射流道内，推杆包括与弹簧插装配合的插装配合段以及伸出弹簧的伸出段，所述伸出段具有与阀芯稳定顶推配合的阀芯配合结构，弹簧通过推杆顶推阀芯封堵所述阀座的中心孔，推杆的插装配合段为管状，伸出段与喷射流道的内壁之间具有过流间隙且伸出段上具有将过流间隙与插装配合段的中心孔连通的连通通道。
[0017]有益效果是：当阀芯组件打开时，至少部分高速高压的流体经阀座的中心孔、过流间隙和连通通道流入推杆的插装配合段的中心孔内，避免弹簧过多地受到高速高压的流体冲击，提高喷头的耐用性，进而提高旋流井眼净化工具的耐用性。
[0018]作为进一步地改进，所述喷嘴还包括设置在喷射流道出口处的喷帽，喷帽具有供流体喷出的中心孔，中心孔的内口为扩口结构，推杆能够在阀芯组件打开时伸至喷帽的中心孔的扩口结构内。
[0019]有益效果是：推杆伸至喷帽的中心孔内，将高速高压的流体直接引导至喷帽内，尽可能地减少高速高压的流体对弹簧的冲击，从而尽可能地提高喷头的耐用性，进而提高旋流井眼净化工具的耐用性。
[0020]作为进一步地改进，所述弹簧与喷射流道内壁间隙配合地设置在喷射流道内，推杆的插装段与弹簧间隙配合地插装在弹簧内。
[0021]有益效果是：通过间隙配合使得弹簧与喷射流道导向配合，推杆与弹簧导向配合，从而对推杆的移动进行导向，进而确保推杆能够准确地将阀芯推至与阀座配合封堵阀座的中心孔的位置。
[0022]作为进一步地改进，所述推杆上具有与弹簧的端部挡止配合的环台，所述环台与喷射流道的内壁间隙配合。
[0023]有益效果是：环台与喷射流道的内壁间隙配合，利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋流井眼净化工具，包括管体（1）和翼（2），管体（1）的上下两端具有用于与钻杆连接的连接结构，翼（2）位于管体（1）外壁上，翼（2）沿管体（1）周向两侧的空间构成供流体流过的流道，旋流井眼净化工具还具有与管体内腔连通的喷嘴，其特征是，定义喷嘴喷出的射流与管体（1）的轴线夹角为α，射流朝向井壁倾斜喷射时α为正值，沿管体（1）的轴向喷射的角度为0
°
，朝向管体（1）倾斜喷射时α为负值，射流与管体（1）的轴线夹角α≤0
°
。2.根据权利要求1所述的旋流井眼净化工具，其特征是，所述翼（2）有至少两个，各翼（2）沿管体（1）周向间隔布置，至少两个翼（2）上设置有所述喷嘴。3.根据权利要求2所述的旋流井眼净化工具，其特征是，所述翼（2）为长度沿管体（1）轴向延伸的平板结构。4.根据权利要求1所述的旋流井眼净化工具，其特征是，所述喷嘴包括壳体和阀芯组件，壳体上开设有喷射流道，所述阀芯组件设置在喷射流道内以用于控制喷射流道的开闭，并且，所述阀芯组件能够在管体（1）内腔内的压力达到设定值时被打开。5.根据权利要求4所述的旋流井眼净化工具，其特征是，所述喷射流道开设在翼（2）上，开有喷射流道的翼（2）构成所述喷嘴的壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁本福，杨易骏，蒋艳芳，王健，牛似成，陈晓华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司华北油气分公司，
类型：发明
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