[发明专利]一种用于旋转导向井下解卡的射流调节方法

说明书

本发明公开了一种用于旋转导向井下解卡的射流调节方法，涉及油井井下钻井设备技术领域。本发明在旋转导向井下设备的钻柱上设计一可调面积的射流孔，在工程技术人员认为井下岩屑床堆积严重时，下发指令，明确射流孔分流比例，设定钻具的等效流道面积，计算出射流孔打开面积，让一部分钻井液通过射流孔，并结合钻柱旋转，形成旋转射流，破坏周边岩屑床，实现旋转导向工具的解卡。本发明控制简单，解卡能力强，能够有效解决井下旋转导向工具的卡钻问题。

技术领域

本发明涉及油井井下钻井设备技术领域，更具体地说涉及一种用于旋转导向井下解卡的射流调节方法。

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。

随着页岩气勘探开发的持续推进，川渝地区大位移井、水平井，特别是三维丛式水平井大幅增加，其中页岩气部署的水平井中90%为三维水平井，而且水平段越来越长。水平井钻井中，普遍存在井眼摩阻大、卡埋井下工具等问题，极大影响了勘探开发的时效。

国家知识产权局于2017年3月1日，公开了一件公开号为CN104863503B，名称为“基于双壁钻杆和井下动力钻具的防卡钻钻井装置”的发明专利，该发明专利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。该发明将旋转喷射除砂装置和单双壁钻杆转换接头应用于钻柱上，可增加双壁钻杆外管与井壁之间的外环空过流通道内钻井液流速和减少固相颗粒的沉积，减少和减小沉积在井壁上的滤饼，有效预防粘吸卡钻事故的发生。

上述现有技术中已经公开通过钻柱上的射流孔，通过该射流孔，可以有效预防粘吸卡钻事故的发生。但是上述现有技术中仅能起到预防的作用，若出现卡钻的事故发生，采用上述现有技术中的方案，其解卡能力并不理想。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用于旋转导向井下解卡的射流调节方法，本发明的发明目的在于解决现有技术中井下设备解卡能力不理想的问题，本发明在旋转导向井下设备的钻柱上设计一可调面积的射流孔，在工程技术人员认为井下岩屑床堆积严重时，下发指令，明确射流孔分流比例，设定钻具的等效流道面积，计算出射流孔打开面积，让一部分钻井液通过射流孔，并结合钻柱旋转，形成旋转射流，破坏周边岩屑床，实现旋转导向工具的解卡。本发明控制简单，解卡能力强，能够有效解决井下旋转导向工具的卡钻问题。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种用于旋转导向井下解卡的射流调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

地面控制系统根据岩屑床清理的需求，明确射流孔分流比例p；并将射流孔分流比例p下发到井下旋转导向系统的控制单元上；

井下旋转导向系统的控制单元根据明确的射流孔分流比例p、钻具的等效流道面积S，确定射流孔打开面积s；计算公式为：s=p*S/（1-p）；井下旋转导向系统的控制单元根据计算得到的射流孔打开面积s控制可调旁通阀，控制其转子端与定子端上扇形孔的重合面积，打开射流孔；清理完毕之后，等待地面控制系统指令，关闭射流孔。

地面控制系统根据井底岩屑床堆积状态，依靠地面摩阻扭矩进行粗分，设为3档分离比例，分别为20%，40%，60%。同时，分流比例越高，适用于岩屑床堆积越严重，即摩阻扭矩更大的状态。

钻具的等效流道面积是在钻具入井前就获知的固定参数。计算是井下旋转导向系统的控制单元上完成。依据需要的分流比例，计算出射流孔打开面积，结合射流孔打开面积与转子定子相对角度关系（该关系是本质属性，可在实验室标定），利用电机驱动转子至设定位置。