阅读说明：本技术 一种水平井划眼与岩屑清除的复合工具 (Compound tool for horizontal well reaming and rock debris removal ) 是由 惠城 彭晓龙 任威严 查永进 汪海阁 于 2019-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水平井划眼与岩屑清除的复合工具,主要包括柱状本体,在柱状体中部一段镶嵌有金刚石的研磨刀具,在研磨刀具上下两端是对称的方向相反的螺旋切削刀翼,上下两螺旋刀翼均设计成V型的掌型刀翼,上螺旋刀翼设计成顺时针,下螺旋刀翼设计成逆时针,该设计的优势在于分别可以在倒划眼与正划眼中使用,在两螺旋刀翼中部是具有研磨性质的镶嵌金刚石的刀具,其中刀翼呈直线状包围住柱状体,刀翼截面为梯形,在每个刀翼上面镶嵌有金刚石研磨齿,柱状本体一周环绕8组研磨齿,刀翼之间设置有渠道,通过将螺旋切割刀翼与研磨刀具的组合使用,提高了划眼与岩屑清除的效率。(The invention relates to a composite tool for horizontal well reaming and rock debris removal, which mainly comprises a columnar body, a section of grinding tool inlaid with diamond is arranged in the middle of the columnar body, the upper end and the lower end of the grinding tool are provided with symmetrical spiral cutting blades with opposite directions, the upper spiral blade and the lower spiral blade are both designed into V-shaped palm blades, the upper spiral blade is designed into clockwise, the lower spiral blade is designed into anticlockwise, the design has the advantages that the diamond-inlaid cutting tool can be used in the reverse reaming and the positive reaming respectively, the middle parts of the two spiral blades are provided with diamond-inlaid cutters with grinding properties, wherein the blades are linearly wrapped around the columnar body, the cross section of each blade is trapezoidal, diamond grinding teeth are embedded on each blade, 8 groups of grinding teeth are surrounded on the periphery of the columnar body, channels are arranged between the blades, the efficiency of reaming and rock debris removal is improved by the combined use of the spiral cutting blade and the grinding tool.)

一种水平井划眼与岩屑清除的复合工具

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体为一种水平井划眼与岩屑清除的复合钻井工具。

背景技术

目前石油与天然气的勘探开发区域已经逐渐从一些容易钻进的常规区域转移到了非常规区域，面临着井底情况复杂，岩石硬度大，而且常规的直井开发已经难以满足现在的商业与能源需求，水平井甚至大位移井逐渐成为未来钻井的主流。随着钻井难度的增加，钻井过程出现的问题越来越多，如缩径，井眼垮塌每年发生的事故居高不下，尤其在一些软地层，盐膏层缩径十分常见，大位移井的水平段的岩屑堆积会造成卡钻，摩阻扭矩大等一系列问题，为此缩径问题以及岩屑床的清除逐渐成为一个急需解决的问题。

本次申请专利所针对的井眼主要是缩径，井眼不规则以及长水平段的岩屑清除，摩阻扭矩大，设备磨损过大等问题。

通过调研发现已有不少划眼工具，但是大都针对直井段，只考虑划眼，并不考虑划眼过程中的井壁规则问题，在水平井和大位移井中存在的岩屑清除问题也并没有考虑在内，工具作用单一。

基于此，本发明设计了一种水平井划眼与岩屑清除的复合工具，以期更好的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平井划眼与岩屑清除的复合工具，该工具可以解决井下的微狗腿、小台阶现象；在可膨胀的页岩地层以及蠕变性质的盐膏层、软泥岩层进行划眼，休整井壁，预防缩径，减缓起下钻具遇阻等井下复杂；在长水平段可以起到清除岩屑的作用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水平井划眼与岩屑清除的复合工具，具体包括正划眼刀具、倒划眼刀具、铰刀研磨刀具等。该工具通过两端的内螺纹与外螺纹连接到钻柱中，随着钻柱的转动而转动进行工作，切削井壁，研磨井壁。

所述倒划眼刀具包括：上螺旋刀翼、上切削齿、上保径齿；正划眼刀具包括：下螺旋刀翼、下切削齿、下保径齿；上下切削齿均位于螺旋刀翼旋转方向的侧壁，保径齿均位于螺旋刀翼的外壁面，铰刀研磨刀具包括：孕镶基座、金刚石研磨齿。

所述正划眼刀具、倒划眼刀具、铰刀研磨刀具外径相同，上螺旋刀翼与下螺旋刀翼为微偏心，该工具为一体式结构。

所述上螺旋刀翼与下螺旋刀翼相对分布，上螺旋刀翼和下螺旋刀翼均包裹住管柱本体的3/4，上螺旋刀翼和下螺旋刀翼的刀翼旋转方向相反，从上部往下看，上螺旋刀翼的厚度从上往下逐渐变薄，下螺旋刀翼厚度从上往下逐渐变后。

与现有的工具相比，本申请的优势在于：

本申请所述工具在上下两端有两组螺旋刀翼，在正常钻进过程中，下螺旋刀翼可以负责扩眼以及正划眼；在起钻过程中上螺旋刀翼可以进行倒划眼。

上下螺旋刀翼的侧面形状为“V”形的掌状，可以在钻柱转动过程中起到拨水效果，在刀翼处流速增加，从而形成旋流，方便岩屑携带。

工具为一体式结构，无任何独立活动部件，避免了工具部件落井的可能性。

在上下螺旋刀翼之间增加了铰刀研磨刀具，如正划眼过程中，下螺旋刀翼对井壁进行切削扩眼，井壁岩石脱落，但是会存在较大的岩石碎屑，容易卡钻，铰刀研磨刀具与下螺旋刀翼外径相同，可以对较大的岩石碎屑进行研磨，形成更细的岩石颗粒，同时还可以修整井壁，保证井眼规则，而且孕镶基座之间形成小沟槽，在转动过程中可以带动钻井液形成旋流，尤其在大位移井中可以防止形成岩屑床。

该组合工具安装灵活，既能直接安装在钻头上使用，也可以在钻杆之间连接。

本申请的上下螺旋刀翼并不是将管柱本体完全包裹住，该设计优势在于即可以增大上返钻井液的通道，减少能量消耗；在者相比与完全环绕的刀翼设计，在遇阻遇卡时候增大缓冲空隙，可以及时有效冲击解卡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明倒划眼刀具的俯视图；

图3为本发明铰刀研磨刀具的截面图。

图中1.铰刀研磨刀具，2.球状金刚石研磨齿，3.孕镶基座，4.倒划眼刀具，5.正划眼刀具，6.管柱本体，7.下保径齿，8.下切削齿，9.上螺旋刀翼，10.上切削齿，11.下螺旋刀翼，12.内螺纹，13.外螺纹，14上保径齿。

具体实施方式

如图1和图2所示，本申请为一种水平井划眼与岩屑清除的复合工具，该工具可以螺纹连接到钻柱中，随着钻柱的转动而进行工作；具体包括：管柱本体(6)、正划眼刀具(5)、倒划眼刀具(4)、铰刀研磨刀具(1)，其中倒划眼刀具(4)位于管柱本体(6)上部，由上螺旋刀翼(9)、上保径齿(14)、上切削齿(10)组成，上保径齿(14)位于上螺旋刀翼(9)外壁面，上切削齿(10)位于倒划眼时上螺旋刀翼(9)旋转切削侧面；正划眼刀具(5)位于管柱本体(6)下端，由下螺旋刀翼(11)、下切削齿(8)、下保径齿(7)组成，下保径齿(7)位于下螺旋刀翼(11)外壁面，下切削齿(8)位于正划眼是旋转切削侧面；铰刀研磨工具(1)位于管柱本体(6)中部，由孕镶基座(3)和球状金刚石切削齿(2)组成，每个孕镶基座(3)上钎焊有7个球状金刚石切削齿(2)，。

多个上螺旋刀翼(9)和多个下螺旋刀翼(11)均包裹着管柱本体(6)3/4，二者正对分布在管柱本体(6)，从上往下看二者螺旋方向相反，二者相对于管柱本体(6)存在微偏心。

从上往下看上螺旋刀翼(9)由上往下越来越薄，下螺旋刀翼(11)由上往下越来越厚，从外壁面看刀翼呈圆弧状，从侧面看，刀翼截面为“V”字型的掌状，在钻柱转动过程中，刀翼逐渐的切削井壁，而不是冲击型切削，延长刀具的使用寿命，而且容易将环控钻井液形成旋流，从而冲刷岩屑，防止形成岩屑床，造成卡钻。

铰刀研磨刀具(1)与正划眼刀具(5)和倒划眼刀具(4)外径相同，铰刀研磨刀具(1)可以将由正划眼刀具(5)和倒划眼刀具(4)剪切破碎的岩屑进行二次研磨，形成更细的颗粒，容易被携带，防止在长水平段形成岩屑床，同理在倒划眼过程中也可以将倒划眼刀具(4)剪切的碎屑进行二次研磨。

围绕管柱本体一种设置有多个孕镶基座(3)，其截面为梯形，具有稳定性，由碳化钨材料制成，强度高；多个孕镶基座(3)可以起到带动钻井液形成旋流的作用，使得已被磨细的颗粒继续被旋流携带，达到清除岩屑的作用。

该螺旋刀翼并不是360度全围绕的，相对于现实中全包裹，该设计优势在于可以增大岩屑上返空间；相对于现实中螺旋刀翼180度的设计，该围绕设计可以减缓每个刀翼的磨损程度，延长工具使用寿命。

上切削齿(10)与下切削齿(8)的数量不定，但多于上保径齿(14)和下保径齿(7)的数量。

本说明中提到的上部和下部均是针对附图说明的，其中保径齿与切削齿的数量并不是如图所示，根据具体情况可以进行优化。