一種超井徑的井眼清掃短節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣田鉆井工程領(lǐng)域，涉及一種定向井、大位移井、大斜度井或水平井鉆井，超井徑的井眼清掃短節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]石油天然氣鉆井及地質(zhì)勘探鉆井一個(gè)尺寸井眼完鉆后，需要進(jìn)行通井作業(yè)，清除井壁微臺(tái)階和“大肚子”井眼沉積的巖肩，以便后續(xù)的電纜測(cè)井作業(yè)時(shí)，測(cè)井儀器能夠靠重力作用滑入井眼底部，上提電纜完成測(cè)井作業(yè)。但由于定向井、大位移井、及大斜度井井眼傾斜，在井眼不規(guī)則或井眼擴(kuò)大(如“大肚子”井眼)處會(huì)引起巖肩堆積，阻礙測(cè)井儀器的下入，導(dǎo)致電纜測(cè)井作業(yè)失敗，且有可能引起測(cè)井作業(yè)事故，如巖肩堆積導(dǎo)致測(cè)井儀器上提、下放遇卡，形成事故。
[0003]常用的測(cè)井通井工具為螺旋葉片旋流式和剛性螺旋刀片式工具，其外徑均明顯小于原井眼直徑，兩種工具均依靠旋流作用提高鉆井流體流速來(lái)沖洗清除巖肩，在井徑規(guī)則井段能起到一定的作用，但在井徑不規(guī)則井段，尤其是井徑擴(kuò)大率較大的“大肚子”井眼井段，鉆井流體沖擊力較弱，波及范圍較小，由于通井工具的外徑均小于原井眼直徑，螺旋葉片旋流式和剛性螺旋刀片式兩種工具的葉片或刀片均不能直接掃刮“大肚子”井眼內(nèi)的巖肩，僅能影響表層巖肩，巖肩清除效果較差，不能有效預(yù)防和避免測(cè)井遇阻卡復(fù)雜事故的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:為了清除定向井、大位移井及大斜度井等井徑不規(guī)則井段和井徑擴(kuò)大率較大的“大肚子”井眼井段沉積的巖肩，降低測(cè)井儀器上提和下放的阻力，特提出一種超井徑的井眼清掃短節(jié)。
[0005]本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種超井徑的井眼清掃短節(jié)，包括短節(jié)剛性本體和柔性清掃器，所述短節(jié)剛性本體外表中部區(qū)域設(shè)有環(huán)形槽，該環(huán)形槽表面分別設(shè)計(jì)有右旋螺紋和左旋螺紋；所述柔性清掃器整體一體成型于該環(huán)形槽上，其由套于環(huán)形槽上的柔性清掃器本體以及分布柔性清掃器本體外表上的若干組柔性柱組成；所述柔性清掃器本體外徑(即柔性柱根部直徑)小于原井眼(4)直徑Dh 15?40%，柔性柱柱頂所在圓周直徑Dt與原井眼直徑
1.2 ( Dt/Dh^ 1.3，所述柔性柱底部外形為圓臺(tái)，該圓臺(tái)頂面與球面相接，圓臺(tái)母線梯形邊DE與其軸線OC夾角為α，其角度8度< α < 12度；所述柔性清掃器所用柔性材料的拉伸強(qiáng)度大于35MPa(25°C )，壓縮永久變形量小于35% (150°C X70h)，磨耗指數(shù)大于150。
[0007]本發(fā)明基本原理是:柔性清掃器材料為柔性材料具有明顯的柔性，可變形性非常強(qiáng)，能發(fā)生顯著的彈性變形。大于原井眼直徑的柔性清掃器旋轉(zhuǎn)下入至井徑規(guī)則井段時(shí)，可變型橡膠柱發(fā)生彎曲變形，將對(duì)井眼進(jìn)行有預(yù)壓力的直接清掃。當(dāng)其下入至井徑不規(guī)則或“大肚子”井段時(shí)，具有彈性的橡膠柱將回伸并接觸井壁，能夠直接清掃“大肚子”井眼內(nèi)沉積的巖肩，在循環(huán)鉆井液的攜巖作用下，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)巖肩的有效清除。
[0008]特別關(guān)鍵的是:特定限定的柔性清掃器本體尺寸，柔性柱尺寸、形狀參數(shù)，比如，特定的柔性柱尺寸，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井徑不規(guī)則井段和井徑擴(kuò)大率較大的“大肚子”井眼的直接有效清掃，橡膠清掃器可以順利通過(guò)井眼，能很好地?cái)噭?dòng)巖肩；當(dāng)Dt/Dh>1.3時(shí)，橡膠柱過(guò)長(zhǎng)，柔性過(guò)大，巖肩攪動(dòng)效果較差，橡膠柱過(guò)長(zhǎng)叫明顯大于DJf，橡膠柱在井內(nèi)變形太大，將增大橡膠清掃器與井壁的摩擦阻力，還會(huì)減短橡膠柱的使用壽命；當(dāng)Dt/Dh〈1.2時(shí)，橡膠柱尺寸過(guò)短，巖肩攪動(dòng)深度過(guò)淺，應(yīng)用范圍受限一一特定柔性清掃器本體尺寸，柔性柱尺寸、形狀參數(shù)三者參數(shù)的結(jié)合，保證了清掃速度、順暢性與清掃效果的結(jié)合，能夠適用于現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn)的清除定向井、大位移井及大斜度井等井徑不規(guī)則井段和井徑擴(kuò)大率較大的“大肚子”井眼井段沉積的巖肩。
[0009]此外，本發(fā)明的環(huán)形槽的設(shè)計(jì)可增加柔性清掃器基體的厚度。由于井內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，井眼清掃短接需上下及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，井眼清掃短接所受摩阻較大，為增加柔性清掃器本體與短節(jié)剛性本體之間的粘固強(qiáng)度和可靠性，本發(fā)明的短節(jié)剛性本體的環(huán)形槽的表面加工有左旋和右旋螺紋。當(dāng)柔性清掃器整體一體成型在短節(jié)剛性本體上時(shí)，柔性清掃器與短節(jié)剛性本體會(huì)形成相應(yīng)的右旋和左旋嵌套，其在增加短節(jié)剛性本體與柔性清掃器的粘接面積的同時(shí)，由于左右螺旋嵌套耦合后可形成可靠的互鎖，在井眼清掃短接復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的清掃作業(yè)過(guò)程中，能有效防止短節(jié)剛性本體與柔性清掃器之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(包括相對(duì)的軸向運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng))。因此，本發(fā)明的短節(jié)剛性本體與柔性清掃器粘接牢固，可靠性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。進(jìn)一步的，所述柔性清掃器本體外表面一體成型若干組柔性柱可以降低模具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并簡(jiǎn)化加工工藝，提高柔性清掃器的整體強(qiáng)度。
[0010]進(jìn)一步的，所述橡膠磨耗指數(shù)大于150，壓縮永久變形量小于35% (150°C X70h)，拉伸強(qiáng)度大于35MPa(25°C )，能夠使橡膠柱在井底高溫條件下具有較好的強(qiáng)度、彈性和使用壽命一一括號(hào)中參數(shù)為括號(hào)之前參數(shù)結(jié)果的測(cè)試條件；柔性柱的形狀參數(shù)還可以一方面可以進(jìn)一步降低橡膠柱的柔性，另一方面有利于橡膠柱脫模，降低橡膠清掃器的加工難度。
[0011]作為選擇，所述短節(jié)剛性本體環(huán)形槽的表面至少設(shè)計(jì)3段螺紋，且該多段螺紋以右旋-左旋-右旋或左旋-右旋-左旋的方式相間布置。
[0012]上述方案中，多段旋向相反的螺紋相間布置局部加密了左右螺旋嵌套耦合的可靠的互鎖，能增加短節(jié)剛性本體與橡膠清掃器本體之間的固結(jié)強(qiáng)度和可靠性，更能防止短節(jié)剛性本體與橡膠清掃器之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0013]作為選擇，所述柔性柱沿柔性清掃器本體周向均勻分布，軸向等距多組排列。
[0014]上述方案中，作為優(yōu)選，所述橡膠柱周向均勻分布的排列可以使井眼清掃短節(jié)受力均勻，防止偏心；軸向等距多組排列可以增強(qiáng)工具的整體清掃效果。
[0015]作為進(jìn)一步選擇，所述柔性清掃器所用柔性材料為高分子材料。
[0016]作為進(jìn)一步選擇，所述柔性清掃器所用柔性材料為橡膠。
[0017]前述本發(fā)明主方案及其各進(jìn)一步選擇方案可以自由組合以形成多個(gè)方案，均為本發(fā)明可采用并要求保護(hù)的方案:如本發(fā)明，各選擇即可和其他選擇任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識(shí)可明了有多種組合，均為本發(fā)明所要保護(hù)的技術(shù)方案，在此不做窮舉。
[0018]本發(fā)明的有益效果:超過(guò)原井眼尺寸的井眼清潔短節(jié)能夠直接清掃井徑不規(guī)則井眼和井徑擴(kuò)大率較大的“大肚子”井眼內(nèi)沉積的巖肩，在鉆井液循環(huán)攜巖作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)巖肩的有效清除，提高井眼的清潔程度，降低測(cè)井儀器下入的阻力，避免通井作業(yè)時(shí)發(fā)生測(cè)井儀器遇阻卡事故。且本發(fā)明短節(jié)剛性本體與橡膠清掃器粘接牢固，可靠性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明下入已鉆井眼的剖視圖。
[0021]圖3是圖1中A-A剖視圖。
[0022]圖4是短節(jié)剛性本體中部右旋和左旋兩段螺紋示意圖。
[0023]圖中標(biāo)號(hào):1 一短節(jié)剛性本體、Ia—左旋螺紋、Ib—右旋螺紋、2—橡Jj父清掃器、2a—橡膠清掃器本體、2b—橡膠柱、3 — “大肚子”井眼、4 一原井眼。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下列非限制性實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明。
[0025]本發(fā)明提供一種超井徑的井眼清掃短節(jié)，如附圖1-4所示，由短節(jié)剛性本體I和橡膠清掃器2組成(柔性清掃器優(yōu)選為高分子材料制成，如本實(shí)施例中的橡膠)，短節(jié)剛性本體I中部外徑小于兩端外徑，由此形成一沿周向環(huán)繞短節(jié)剛性本體I外表的環(huán)形槽，環(huán)形槽表面分別設(shè)計(jì)有右旋螺紋Ia和左旋螺紋Ib (如圖4)。橡膠清掃器2整體硫化在短節(jié)剛性本體I上，橡膠清掃器本體2a —體成型，且有若干組橡膠柱2b (如圖2)，橡膠柱2b柱頂所在圓周直徑Dt大于原井眼4直徑D H，具體而言，橡膠柱2b柱頂所在圓周直徑叫與原井眼4直徑Dh的比為:1.2<Dt/Dh< 1.3。橡膠清掃器本體2a外徑(即橡膠柱根部直徑)小于原井眼4直徑15?40%。橡膠柱2b中部外形為圓臺(tái)，圓臺(tái)頂面與球面相接(如圖1-3)，圓臺(tái)母線梯形邊DE與其軸線OC夾角為α，其角度8度< α < 12度。橡膠清掃器2所用橡膠拉伸強(qiáng)度大于35MPa(25°C )，壓縮永久變形量小于35% (150°C X70h)，磨耗指數(shù)大于150。作為優(yōu)選，所述短節(jié)剛性本體中部的外表面至少設(shè)計(jì)有3段螺紋，且該多段螺紋以右旋-左旋-右旋或左旋-右旋-左旋的方式相間布置。橡膠柱2b沿橡膠清掃器本體2a周向均勻分布，軸向等距多組排列(如圖1-3)。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超井徑的井眼清掃短節(jié)，其特征在于:包括短節(jié)剛性本體(I)和柔性清掃器(2)，所述短節(jié)剛性本體(I)外表中部區(qū)域設(shè)有環(huán)形槽，該環(huán)形槽表面分別設(shè)計(jì)有右旋螺紋(Ia)和左旋螺紋(Ib);所述柔性清掃器(2)整體一體成型于該環(huán)形槽上，其由套于環(huán)形槽上的柔性清掃器本體(2a)以及分布柔性清掃器本體(2a)外表上的若干組柔性柱(2b)組成；所述柔性清掃器本體(2a)外徑小于原井眼(4)直徑Dh 15?40%，柔性柱(2b)柱頂所在圓周直徑叫與原井眼(4)直徑Dh的比為:1.2 ^ D t/Dh^ 1.3，所述柔性柱(2b)底部外形為圓臺(tái)，該圓臺(tái)頂面與球面相接，圓臺(tái)母線梯形邊DE與其軸線OC夾角為α，其角度8度< α < 12度；所述柔性清掃器(2)所用柔性材料的拉伸強(qiáng)度大于35MPa(25°C )，壓縮永久變形量小于35% (150°C X 70h)，磨耗指數(shù)大于150。2.如權(quán)利要求1所述的超井徑的井眼清掃短節(jié)，其特征在于:所述短節(jié)剛性本體(I)環(huán)形槽的表面至少設(shè)計(jì)3段螺紋，且該多段螺紋以右旋-左旋-右旋或左旋-右旋-左旋的方式相間布置。3.如權(quán)利要求1所述的超井徑的井眼清掃短節(jié)，其特征在于:所述柔性柱(2b)沿柔性清掃器本體(2a)周向均勻分布，軸向等距多組排列。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的超井徑的井眼清掃短節(jié)，其特征在于:所述柔性清掃器(2)所用柔性材料為高分子材料。5.如權(quán)利要求4所述的超井徑的井眼清掃短節(jié)，其特征在于:所述柔性清掃器(2)所用柔性材料為橡膠。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超井徑的井眼清掃短節(jié)，屬于油氣田鉆井工程領(lǐng)域，包括短節(jié)剛性本體和柔性清掃器，所述短節(jié)剛性本體外表中部區(qū)域設(shè)有環(huán)形槽，該環(huán)形槽表面分別設(shè)計(jì)有右旋螺紋和左旋螺紋；所述柔性清掃器整體一體成型于該環(huán)形槽上，其由套于環(huán)形槽上的柔性清掃器本體以及分布柔性清掃器本體外表上的若干組柔性柱組成。本發(fā)明可以清除定向井、大位移井及大斜度井等井徑不規(guī)則井段和井徑擴(kuò)大率較大的“大肚子”井眼井段沉積的巖屑，降低測(cè)井儀器上提和下放的阻力，特提出一種超井徑的井眼清掃短節(jié)。
【IPC分類】E21B37/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104929579
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510241145
【發(fā)明人】練章華, 胡中志, 張穎, 林鐵軍, 周謐
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日