[发明专利]基于双壁钻杆和井下动力钻具的防卡钻钻井装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种防卡钻钻井装置，尤其涉及一种基于双壁钻杆和井下动力钻具的防卡钻钻井装置。

背景技术

钻井过程中会钻遇松散层、粘土、泥岩、页岩等水敏性地层，在这类地层中由于岩层遇水极易出现膨胀、缩径和剥落等问题，从而严重威胁着钻具在井内的安全。在这类地层钻进过程中泥浆使用稍有不慎或者突遇停电、泥浆不循环的情况下，很容易导致粘卡。所以，在这种地层中钻进时，最常见的问题就是粘吸卡钻事故。

研究得出井壁上有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因。滤饼的形成有三种原因：第一是吸附，钻井液中的固相颗粒吸附在岩石表面；第二是沉积，钻井液在流动过程中，靠近井壁的流速几乎等于零，钻井液中的固相颗粒便沉积在井壁上；第三是滤失作用，它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积；因此，粘吸卡钻的预防措施首先要能够避免和减少沉积于井壁上的滤饼。

现有技术中预防粘吸卡钻的措施主要集中在合理的人工操作和钻井液的使用方面，例如：做好固控工作和使用中性钻井液；现有技术尚不能从钻井方法和钻井装置方面预防粘吸卡钻事故的发生；并且，现有技术中的预防措施对钻井工人的操作和钻井液的选用要求十分严苛，稍有不慎便极易造成粘吸卡钻事故的发生；轻者，强拉或套铣可在3～5天内处理完毕；重者，则要10～30天处理完毕，甚至造成钻具和油井报废，从而造成巨大的经济损失。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种基于双壁钻杆和井下动力钻具的防卡钻钻井装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双壁钻杆和井下动力钻具的防卡钻钻井装置，在对人工操作和钻井液选用要求并不严苛的情况下，能有效减少和减小滤饼沉积在井壁上，进而预防粘吸卡钻事故发生。

本发明的目的是这样实现的，一种基于双壁钻杆和井下动力钻具的防卡钻钻井装置，所述防卡钻钻井装置包括有多根顺序排列串接的双壁钻杆，各双壁钻杆之间连接有一旋转喷射除砂装置，最末一根双壁钻杆的底端连接一转换接头，该转换接头下端连接井下动力钻具。

在本发明的一较佳实施方式中，所述旋转喷射除砂装置由中心管和同心间隔设置于中心管外侧的外壳体构成；所述中心管上、下两端分别与其上方和下方的双壁钻杆的内管固定连接，所述外壳体的上、下两端分别与一上接头和一下接头密封转动连接，所述上接头与其上方的双壁钻杆的外管密封插接，所述下接头与其下方的双壁钻杆的外管密封插接；所述中心管外壁面顺序固定套设有多个定子，所述外壳体内壁面与所述多个定子相对的位置固定套设有多个转子；所述外壳体上沿其周向均布有多个贯穿其壳壁的射流孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述中心管由同轴设置的上中心管和下中心管螺纹固定连接构成，所述下中心管上段外壁设有外径小于上中心管外径的第一阶梯定位段，所述多个定子顺序固定套设于第一阶梯定位段。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外壳体由同轴设置的上壳体和下壳体螺纹固定连接构成；所述下壳体上段内壁设有内径大于上壳体内径的第二阶梯定位段，该第二阶梯定位段与所述第一阶梯定位段相对设置，所述多个转子顺序固定套设于该第二阶梯定位段。

在本发明的一较佳实施方式中，所述多个定子的上、下端同心设置有一第一隔套；所述多个转子的上、下端同心设置有一第二隔套。

在本发明的一较佳实施方式中，所述上壳体内壁与上接头外壁之间设有第一TC轴承，由此构成所述外壳体上端与上接头的密封转动连接；所述下壳体内壁与下接头外壁之间设有第二TC轴承和第三TC轴承，第二TC轴承和第三TC轴承之间还设有多个滚珠轴承，由此构成所述外壳体下端与下接头的密封转动连接。

在本发明的一较佳实施方式中，第一TC轴承的TC静套螺纹固定连接于上接头外壁，第一TC轴承的TC动套螺纹固定连接于上壳体内壁；第二TC轴承和第三TC轴承的TC静套螺纹固定连接于下接头外壁，第二TC轴承和第三TC轴承的TC动套螺纹固定连接于下壳体内壁；所述多个滚珠轴承的上、下端同心设置有一第三隔套。

在本发明的一较佳实施方式中，所述射流孔设置四个；各射流孔从外壳体上由内向外倾斜向上设置。