[实用新型]一种具有保径结构的短节工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井工程的井下工具，具体涉及一种钻井工具——保径短节工具。

背景技术

保径短节工具（简称保径短节）是油气钻井工程中常用的一种井下工具，保径短节一般与钻头直接连接，主要用于弥补钻头的保径能力并起到对钻头的“扶正”效果。常规保径段节的保径结构特征为若干个楞条状保径条，在保径短节工具表面上呈轴向直线或螺旋线分布。保径短节上保径块的结构，与其保径能力有着直接的关系，保径短节/保径条轴向尺寸越长，其对井筒的保径能力和对钻头的扶正效果就越好，并提高钻井井身质量和钻头的工作稳定性。

但楞条状的保径结构与井壁间的接触面积大，在旋转钻进过程中所产生的摩擦阻力较高，增加了钻柱的扭矩响应，并降低钻井能量利用率。另外，现有保径短节一般主动切削能力不足，主要通过被动摩擦和少数规径齿刮切修整井壁，其保径能力较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能够降低摩擦阻力，提高保径能力的保径短节工具。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种具有保径结构的短节工具，包括短节本体及其两端的连接结构，在短节本体外表面上设置有保径结构，所述保径结构由若干个独立的保径块组成，所述保径块在短节本体圆周方向上和轴线方向上不连续分布。

上述方案中，当任一保径块在短节本体圆周方向上与相邻的保径块不接触，此为圆周方向上不连续；同理，相邻两保径块在轴向方向上不接触，此为轴向方向上不连续。

作为选择，所述各保径切削结构在所述短节本体轴线方向上错位布置。

上述方案中，“错位布置”一方面可减少保径短节与井壁间的接触面积并有效降低摩擦阻力；另一方面所形成的特殊流道结构更有利于防止因井壁掉块等原因造成的卡钻事故的发生。

作为选择，所述保径块在所述短节本体上螺旋布置。作为进一步选择，所述保径块在所述短节本体上呈多头螺旋线状的螺旋布置。

上述方案中，所述“螺旋布置”是指保径块以螺旋线为母线，在短节本体本体外表面上依次排列，所述“螺旋线”可以为左旋螺旋线也可以为右旋螺旋线，所述“螺旋线”可以为单头螺旋线、双头螺旋线、也可以为多头螺旋线。

作为选择，所述保径块的横截面为圆形。

作为选择，所述保径块的横截面轮廓线由至少三条线段连接构成，每一线段各自为直线段或曲线段。作为进一步选择，所述保径块的横截面为不规则多边形。

上述方案中，所列具有圆形、多边形等保径块横截面轮廓线形式的保径短节工具，在与井壁接触摩擦滑移过程中为锐角或锐边接触（如图7所示），也即将常规楞条状保径块的直线或大曲率光滑曲线的“刮切接触”改变为“犁削接触”，增强了保径短节的保径能力。

作为选择，所述保径块上固定有主动切削齿或被动耐磨齿，或主动切削齿和被动耐磨齿组合而成。

上述方案中，所谓“主动切削齿”定义为切削齿在保径块上的固定方式为“切削齿工作面的法向线与切削齿所在位置点的保径短节径向线所夹角度较大”，一般情况下该角度不小于60°，该种情况下切削齿能以负前角吃入并刮切井壁，达到主动保径的效果；所谓“被动耐磨齿”定义为切削齿在保径块上的固定方式为“切削齿工作面的法向线与切削齿所在位置点的保径短节径向线所夹角度较小”，该角度一般小于10°，该种情况下切削齿仅能以摩擦挤压方式保径，称之为被动保径。

作为选择，且所述主动切削齿和/或被动耐磨齿选自PDC齿、硬质合金齿、孕镶金刚石复合齿中的一种或多种。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案。

本实用新型的有益效果：

1、由不连续分布的保径块构成的保径结构与井壁的接触面积小，可有效降低与井壁的摩擦阻力，降低钻柱的扭矩响应，提高钻井能量的利用率，进而提高钻头的使用效果。

2、不连续的独立保径结构与连续的楞条状保径结构相比，保径块可采用“犁削”方式刮切井壁，可使保径短节具有更好的刮切效果，保径能力可进一步提高。

3、不连续分散式保径结构，改善了短节的流道分布形式，可有效避免较大岩块等井底落物掉落井底造成钻头卡钻事故的发生。

附图说明

图1是本专利第一个实施例的立体图。

图2是本专利第一个实施例所示保径块的横截面示意图。

图3是本专利第一个实施例所示保径块分布周向展开图。

图4是本专利第二个实施例的立体图。