一種強(qiáng)化井壁的鉆井裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于石油和天然氣鉆井設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種強(qiáng)化井壁的鉆井裝置，本體軸向設(shè)有鉆進(jìn)液通道，本體中部同一周向上均勻設(shè)置有側(cè)向水力通道，每個側(cè)向水力通道均與鉆井液通道聯(lián)通，側(cè)向水力通道為具有兩道臺階的通孔；每個側(cè)向水力通道的中間安裝制有一個活塞，每個活塞沿軸線均開制有活塞通孔，活塞通孔安裝制有噴嘴；活塞的一側(cè)外壁安裝制有巴掌，另一側(cè)外壁沿周向設(shè)有密封槽；巴掌中部開制有射流通道，射流通道與噴嘴的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；巴掌的兩側(cè)通過彈簧與擋塊連；擋塊通過螺栓固定安裝在本體上；本體上下端部均設(shè)置有螺紋；其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，工作效率高，能適應(yīng)不同的井眼直徑，提高井壁力學(xué)性能，環(huán)境友好。
【專利說明】一種強(qiáng)化井壁的鉆井裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型屬于石油和天然氣鉆井設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種加強(qiáng)井壁性能的鉆井工具，特別是一種強(qiáng)化井壁的鉆井裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]在鉆井過程中，為保障井壁穩(wěn)定、確保定安全鉆進(jìn)，需要依靠鉆井液液柱壓力來平衡地層壓力，但是在長裸眼的井段鉆進(jìn)過程中，常常會鉆遇多套壓力體系的地層，如果地層的力學(xué)性能較差，就會使得鉆井液安全密度窗口變窄，鉆井液壓力與地層壓力之間難以達(dá)到平衡，兩者壓力差超過地層的耐壓能力易造成井下事故的發(fā)生，比如液柱壓力相比地層壓力過低時，容易發(fā)生井壁坍塌、卡鉆；液柱壓力相比地層壓力過高時，容易引發(fā)鉆井液大量漏失，污染油氣儲層。對于上述問題，在鉆井液配方合理的情況下，目前常用的處理方式是:當(dāng)壓力異常較小時，采取強(qiáng)鉆的措施繼續(xù)鉆進(jìn)；當(dāng)壓力異常較大時，采取停鉆下套管封隔異常壓力地層，然而強(qiáng)鉆容易傷害儲層，下套管的方式雖然安全但是延長鉆井周期，加大鉆井施工投入。因此，從提高井壁力學(xué)性能從而擴(kuò)大鉆井液安全密度窗口的角度出發(fā)，尋求設(shè)計一種強(qiáng)化井壁的鉆井工具，通過作用于井壁的射流作用和機(jī)械壓實(shí)作用，將井壁巖層壓實(shí)；同時射流作用將鉆井液中固相顆粒迅速地射入地層裂縫，形成應(yīng)力籠效應(yīng)，改善井壁地層的力學(xué)性能，從而提高整個井壁的耐壓能力，達(dá)到強(qiáng)化井壁的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的層鉆井過程中井壁失穩(wěn)、漏失的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計提供一種強(qiáng)化井壁的鉆井裝置，鉆井過程中鉆井液通過該裝置時，鉆井液液壓會推動該裝置的巴掌伸出并壓實(shí)井壁，同時鉆井液會通過側(cè)向噴嘴形成側(cè)向射流，在井壁上形成一層致密的人造井壁層，兩者的聯(lián)合作用提高井壁強(qiáng)度。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)包括擋塊、彈簧、巴掌、噴嘴、活塞、密封、螺栓、本體、鉆井液通道、側(cè)向水力通道、活塞通孔、射流通道和螺紋；鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的本體軸向設(shè)有鉆進(jìn)液通道，本體中部同一周向上均勻設(shè)置有2-4個側(cè)向水力通道，每個側(cè)向水力通道均與鉆井液通道聯(lián)通，側(cè)向水力通道為具有兩道臺階的通孔，用于安裝水力工具；每個側(cè)向水力通道的中間安裝制有一個活塞，每個活塞沿軸線均開制有活塞通孔，活塞通孔安裝制有噴嘴；活塞的一側(cè)外壁安裝制有巴掌，另一側(cè)外壁沿周向設(shè)有密封槽，密封槽內(nèi)置有采用軟硬組合密封方式密封的橡膠；巴掌的厚度根據(jù)噴嘴的結(jié)構(gòu)確定；巴掌中部開制有射流通道，射流通道與噴嘴的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；巴掌的兩側(cè)通過彈簧與擋塊連接，限制巴掌被活塞推出的距離；擋塊通過螺栓固定安裝在本體上；本體上下端部均設(shè)置有與外部井下鉆具連接的螺紋。
[0005]本實(shí)用新型在鉆井循環(huán)過程中，一部分鉆井液進(jìn)入側(cè)向水力通道從噴嘴噴出，形成沖擊井壁的側(cè)向射流，側(cè)向射流在沖擊井壁的過程中將鉆井液通道中的鉆井液在井壁形成堅韌致密的泥餅，同時側(cè)向射流對井壁有壓實(shí)加強(qiáng)作用，從而提高井壁強(qiáng)度；同時，側(cè)向射流噴射過程中，噴嘴的入口和出口會產(chǎn)生壓差，在該壓差作用下，活塞向外推出，并將巴掌推出，壓縮連接巴掌與擋塊的彈簧；推出的巴掌緊靠井壁，進(jìn)一步將井壁泥餅壓實(shí)，提高井壁強(qiáng)度；巴掌能夠根據(jù)井眼直徑的變化推出和縮回，并一直緊靠井壁，使射流對井壁作用的噴距始終處于最優(yōu)噴距，提高工作效率；當(dāng)停止鉆井時，被壓縮的彈簧將逐漸復(fù)原，使推出的巴掌回歸原位。
[0006]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)比，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，工作效率高，能適應(yīng)不同的井眼直徑，提高井壁力學(xué)性能，環(huán)境友好。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型圖1中所示的I部位局部結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0009]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。
[0010]實(shí)施例:
[0011]本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括擋塊1、彈簧2、巴掌3、噴嘴4、活塞5、密封6、螺栓7、本體8、鉆井液通道9、側(cè)向水力通道10、活塞通孔11、射流通道12和螺紋13 ;鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的本體8軸向設(shè)有鉆進(jìn)液通道9，本體8中部同一周向上均勻設(shè)置有2-4個側(cè)向水力通道10，每個側(cè)向水力通道10均與鉆井液通道9聯(lián)通，側(cè)向水力通道10為具有兩道臺階的通孔，用于安裝水力工具；每個側(cè)向水力通道10的中間均安裝制有一個活塞5，每個活塞5沿軸線均開制有活塞通孔11，活塞通孔11安裝制有噴嘴4 ;活塞5的一側(cè)外壁安裝制有巴掌3，另一側(cè)外壁沿周向設(shè)有密封槽6，密封槽6內(nèi)置有橡膠，橡膠采用軟橡膠和硬橡膠組合密封的方式密封在密封槽6內(nèi)；巴掌3的厚度根據(jù)噴嘴4的結(jié)構(gòu)確定；巴掌3中部開制有射流通道12，射流通道12與噴嘴4的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；巴掌3的兩側(cè)通過彈簧2與擋塊I連接，限制巴掌3被活塞5推出的距離；擋塊3通過螺栓7固定安裝在本體8上；本體8上下端部均設(shè)置有與外部井下鉆具連接的螺紋13。
[0012]本實(shí)施例在鉆井循環(huán)過程中，一部分鉆井液進(jìn)入側(cè)向水力通道10從噴嘴4噴出，形成沖擊井壁的側(cè)向射流，側(cè)向射流在沖擊井壁的過程中將鉆井液通道9中的鉆井液在井壁形成堅韌致密的泥餅，同時側(cè)向射流對井壁有壓實(shí)加強(qiáng)作用，從而提高井壁強(qiáng)度；同時，側(cè)向射流噴射過程中，噴嘴4的入口和出口會產(chǎn)生壓差，在該壓差作用下，活塞5向外推出，并將巴掌3推出，壓縮連接巴掌3與擋塊I的彈簧2 ;推出的巴掌3緊靠井壁，進(jìn)一步將井壁泥餅壓實(shí)，提高井壁強(qiáng)度；巴掌3能夠根據(jù)井眼直徑的變化推出和縮回，并一直緊靠井壁，使射流對井壁作用的噴距始終處于最優(yōu)噴距，提高工作效率；當(dāng)停止鉆井時，被壓縮的彈簧3將逐漸復(fù)原，使推出的巴掌3回歸原位。
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化井壁的鉆井裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括擋塊、彈簧、巴掌、噴嘴、活塞、密封、螺栓、本體、鉆井液通道、側(cè)向水力通道、活塞通孔、射流通道和螺紋；鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的本體軸向設(shè)有鉆進(jìn)液通道，本體中部同一周向上均勻設(shè)置有2-4個側(cè)向水力通道，每個側(cè)向水力通道均與鉆井液通道聯(lián)通，側(cè)向水力通道為具有兩道臺階的通孔；每個側(cè)向水力通道的中間安裝制有一個活塞，每個活塞沿軸線均開制有活塞通孔，活塞通孔安裝制有噴嘴；活塞的一側(cè)外壁安裝制有巴掌，另一側(cè)外壁沿周向設(shè)有密封槽，密封槽內(nèi)置有橡膠；巴掌的厚度根據(jù)噴嘴的結(jié)構(gòu)確定；巴掌中部開制有射流通道，射流通道與噴嘴的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)；巴掌的兩側(cè)通過彈簧與擋塊連接；擋塊通過螺栓固定安裝在本體上；本體上下端部均設(shè)置有與外部井下鉆具連接的螺紋。
【文檔編號】E21B7/18GK203742438SQ201420154929
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】倪紅堅, 劉昊戈, 霍洪俊, 王瑞和, 劉書彬 申請人:中國石油大學(xué)(華東)