[实用新型]一种清洁井眼的钻井工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井的配套设备技术领域，尤其涉及一种复杂结构井钻进过程中用于清洁井眼的钻井工具。

背景技术

随着油气开采难度的增大，我国加大了对深层、薄油层、断块油层等复杂油层和海洋油气资源的开发，定向井、水平井及大位移井等复杂结构井技术已经成为开发此类油气资源的有效手段。在复杂结构井的钻进过程中，受井斜角、岩屑粒度和环空水力参数等因素的影响易形成岩屑床，岩屑床的存在导致钻进过程中产生过大的摩阻扭矩，甚至导致沙卡钻具事故，严重影响钻进的安全性。同时，在井壁稳定性差和易缩颈地层钻进过程中，钻柱容易受到井壁掉块、井壁不规则形状和缩颈的影响产生上提下放摩阻较大的现象，严重时会产生卡钻。

针对以上两种工程问题，研究表明：井眼环空水力参数是实现清除岩屑床和消除钻柱受到较大摩阻和卡钻现象的关键因素。

目前，对本领域技术人员来说，迫切需要样研制一种用于清洁井眼的钻井工具，以改善环空钻井液的压力分布和速度分布，破坏岩屑床并在一定程度上消除卡钻现象。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种清洁井眼的钻井工具，该工具能够使环空钻井液产生自激振荡和高速射流，用于清除复杂结构井钻进过程中产生的岩屑床，改善井眼清洁状态，提高钻进的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种清洁井眼的钻井工具,包括本体，所述本体内部设有沿其轴线方向延伸的贯通的中心流道，所述本体的上端设有用于连接上部钻柱的上接头，所述本体的下端设有用于连接下部钻柱的下接头；所述本体的外周上间隔均布有环空流道，所述环空流道的延伸方向与所述本体的轴线方向一致，相邻的所述环空流道之间为凸起部，所述凸起部与所述环空流道间隔设置，所述凸起部上凹陷设置有自激振荡结构单元，所述自激振荡结构单元设有自激振荡腔，沿所述本体的轴线方向，所述自激振荡腔与井壁之间的流体压力区分为入口辐射低压区、涡环负压区、边界负压区和出口碰撞高压区。

优选，所述自激振荡结构单元包括自下而上依次连接的第一斜面、与所述本体轴线平行的底面、第二斜面，以及两个侧面；所述第一斜面与所述底面之间的夹角为钝角，所述第二斜面与所述底面之间的夹角为锐角。

进一步优选，所述第一斜面的底边还连接有第一平面，所述第二斜面的底边还连接有第二平面。自激振荡结构单元中的第一斜面、底面、第二斜面、两个侧面、第一平面、第二平面等多个面的设置，提高了阻挡流体使流体发生碰撞并改变流向的机会，有助于涡环负压区形成涡旋，提高了对岩屑床的破坏、卷吸能力，提高了对岩屑的清洗效率。

另一种优选，每个所述凸起部上还设置有至少一个喷射单元，所述喷射单元设有喷射流道，用于将所述本体中心流道内的高压钻井液喷射至井壁。

进一步优选，所述喷射单元包括设置于所述凸起部上的阶梯通孔，所述阶梯通孔的轴线方向沿所述本体的径向设置，所述阶梯通孔的大孔端靠近所述本体的外部，所述阶梯通孔的大孔端安装有喷嘴，所述喷嘴具有中空的喷嘴流道，所述喷嘴流道沿所述本体的径向设置。

优选，所述本体的外周上间隔均布有至少两个所述环空流道，所述凸起部至少均布有两个。最好，所述环空流道均布有三个，所述凸起部均布有三个。

优选，每个所述凸起部上设有一个所述自激振荡结构单元。

优选，每个所述凸起部上设有若干所述自激振荡结构单元。若干所述自激振荡结构单元分为多列，每列设有至少一个所述自激振荡结构单元；同一列的所述自激振荡结构单元同轴线设置，相邻两列的所述自激振荡结构单元位置相对应或交错设置。

优选，所述本体、所述上接头、所述下接头为一体式结构。采用该结构，本实用新型的整个工具没有活动部件，结构简单、使用方便、安全可靠。