[实用新型]分体式叶片液力、磁传动井眼清洁工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气井钻井过程中，为了有效抑制岩屑床形成，提高井眼清洁效率所使用的井眼清洁工具，具体涉及分体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具。

背景技术

目前海洋石油天然气、页岩气开采常采用大斜度井、水平井、大位移井等井型来提高井眼泄油面积，最大限度地提高单井产量。这些井型由于存在造斜段（井斜角由0°增加到90°的弯曲井段）和水平井段，岩屑在重力分量的作用下不容易被钻井液及时携带出井眼，出现岩屑堆积的现象，形成岩屑床，现场经验与室内理论实验均表明岩屑床易于在大斜度井段（一般指45~90°之间的造斜段）和水平井段（井斜角90°）之间形成。如果井内沉积岩屑床厚度过高，将会导致一系列严重的井下问题，如钻具摩擦阻力、扭矩增大，甚至发生严重的井下事故如卡钻、扭断钻具等，处理这些井下事故将大幅度降低机械钻速，大幅度增加非生产时间和作业成本。这就要求在这类井型的钻井过程中，保持较高的井眼岩屑清洁效率，在岩屑床易于形成的井段采用必要的方法，防止岩屑床的形成，保证钻具与井眼安全。

针对目前大斜度和水平段存在岩屑清洁困难的问题，钻井现场普遍采用以下五种方法清洁井眼岩屑，包括：提高钻井液返速、改善钻井液流变性能、短起下钻具、提高钻杆转速、和使用钻杆传递扭矩的井眼清洁工具。

1、提高钻井液返速

井眼环空中钻井液平均上返速度越高，越有利于清除岩屑。但高返速对钻井设备的要求高，相应的动力成本也很高。同时对于某些松软地层，高返速可能造成严重的井壁坍塌事故。因此，受设备和地层的限制，提高返速并不能完全解决井眼清洁问题。

2、改善钻井液流变性能

该方法通过降低泥浆的流性指数,提高动塑比，改善钻井液携岩性能，增强其悬浮携带能力。该方法的缺点是改善钻井液性能需要额外添加钻井液外加剂，增加成本，同时较高的动塑比也会给泵等地表设备带来较大的负担，增大功耗。该方法单独应用往往起到的效果有限，须配合其它方法。

3、短起下钻具

在现有条件下，除采用提高泥浆返速及改善泥浆性能来提高其携岩能力外,实际钻井中还需配合短程起下钻、分段循环和倒划眼等措施，以破坏、清除岩屑床。因此，对于岩屑床沉积不严重井段，可采用短程起下钻的办法。对岩屑床易于形成的井型和井段，在短程起下钻过程中，造斜点以下钻具沿下井壁运动,可破坏岩屑床。对岩屑床比较严重，采用短程起下钻效果不明显的井，可采用倒划眼的办法破坏岩屑床。采用短起下清除法虽能起到清屑效果，却要在起下钻上花费很多时间，严重影响了钻井的效率。

4、提高钻杆转速

钻进过程中提高钻杆转速可以提高钻杆表面附近的钻井液周向速度，使岩屑更好的悬浮至井眼高边，一定程度上提高岩屑的清洁效率。但在打岩屑清洁困难的造斜段（井斜角0-90°）时，国内外普遍采用井下动力钻具（螺杆钻具和涡轮钻具）滑动钻进造斜，为保持井眼方位角不变，钻杆和包括井下动力钻具的壳体不旋转，此时只有钻头旋转破岩。但由于钻杆整体不旋转，不能采用提高钻杆速度的方法清除岩屑床。

5、使用钻杆传递扭矩的井眼清洁工具

抑制大斜度井段和水平井段岩屑床形成的另一种方法是使用带有叶片的岩屑清洁工具，该工具与钻杆通过丝扣连接，钻杆旋转的同时将扭矩传递给井眼清洁工具，岩屑清洁工具随钻杆旋转而抑制岩屑床，但缺点是工具旋转动力来自于钻杆，当打造斜段应用井下动力钻具（涡轮钻具，螺杆钻具）进行滑动钻进时，由于钻杆不旋转，该类型工具也无法实现旋转，基本没有抑制岩屑床形成的作用。

发明内容

本实用新型的目的是提供分体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具，这种分体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具用于解决目前大斜度井、水平井、大位移井等井型滑动钻进时井眼岩屑清洁效果不好，不能有效地抑制岩屑床形成的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种分体式叶片液力-磁传动井眼清洁工具由流筒壳体、旋转磁芯、上保径体、旋转叶片构成，流筒壳体入口端有内螺纹，出口端有外螺纹，流筒壳体外壁靠近外螺纹处设置有下保径体，流筒壳体外壁还设置有限位环，上保径体安装在限位环一侧；

旋转磁芯由转筒与转轴一体形成，转筒与转轴的过渡连接段有钻井液孔，转轴外固定液力转换装置，转筒的外壁均布有永磁铁，每根永磁铁沿筒体轴向设置，永磁铁磁极方向沿径向设置，相邻两根永磁铁磁极方向反向；旋转磁芯安装在流筒壳体内，转筒与流筒壳体出口相通，旋转叶片套装在流筒壳体外，旋转叶片位于上保径体与下保径体之间，旋转叶片与转筒对应设置；