[实用新型]一种水平井钻井射流磨碎岩短节

说明书

技术领域

本实用新型属于钻井与油气工程领域，具体涉及一种水平井钻井射流磨碎岩短节。

背景技术

众所周知，携岩是水平井和大位移井钻井的一个重要难题，如果岩屑携带效果达不到要求，会导致诸多问题发生，如高摩阻和高扭矩，沉砂卡钻，下套管与固井困难，钻具磨损严重，测井仪器下入作业困难等，甚至导致钻井作业可能被迫中止。然而，影响携岩效果的一个最为重要的因素就是岩屑尺寸，根据斯托克斯定律，岩屑的沉降末速与岩屑粒径的平方成正比，因此减小岩屑尺寸能大大提高携岩效率。前人研究和现场施工表明，在水平井和大位移井中，一般使用聚合物和油基钻井液，小尺寸岩屑的携岩效率明显大于大尺寸岩屑。现场为了控制岩屑床，经常进行很短距离地上提下放钻具，使钻头提离井底后再回到井底，将钻头附近大颗粒岩屑推回井底重复破碎；限制钻速，低钻压、高转速，使钻头第一次破碎产生的岩屑不致于过大，但这都大大降低了机械钻速。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种水平井钻井射流磨碎岩短节，通过射流粉碎装置粉碎岩屑，提高携岩效率，从根本上消除水平井中的岩屑床。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种水平井钻井射流磨碎岩短节，包括钻杆短节、射流粉碎装置。

钻杆短节包括短节上接头、主流道、短节下接头。

射流粉碎装置包括岩屑吸入环空、高速射流喷嘴、负压混合室、喉管、岩屑解离加速管、粉碎靶体、粉碎仓、旁通；高速射流喷嘴入口与钻杆短节的主流道连通，高速射流喷嘴的出口与负压混合室的下端连接，负压混合室的外侧与岩屑吸入环空连通；负压混合室的上端与喉管对接连通，喉管与岩屑解离加速管对接连通，岩屑解离加速管出口与粉碎仓连通，粉碎仓内安有粉碎靶体正对着岩屑解离加速管出口，粉碎靶体的靶面与岩屑解离加速管的轴线呈0°-90°的夹角，粉碎仓与旁通连通，旁通为入口小出口大的扩散性圆管；射流粉碎装置是水平井钻井射流磨碎岩短节的关键机构，一方面射流粉碎装置的高速射流喷嘴出口在负压混合室产生负压，抽吸岩屑，另一方面射流粉碎装置基于高聚能射流的粉碎原理充分粉碎岩屑，大大提高岩屑的运移效率。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型具有以下良好效果：

(1)本发明不仅结构简单，易于加工，而且其射流粉碎装置基于高聚能射流的粉碎技术能够粉碎岩屑，大大降低水平井中岩屑的沉降末速，提高携岩效率，从根本上消除水平井中的岩屑床。

附图说明

图1为水平井钻井射流磨碎岩短节的示意图；

图2为水平井钻井射流磨碎岩短节沿图1左视示意图；

图3为水平井钻井射流磨碎岩短节沿图1中A-A的剖视示意图；

图中：1、钻杆短节，2、射流粉碎装置；101、短节上接头，102、主流道，103、短节下接头；201、岩屑吸入环空，202、高速射流喷嘴，203、负压混合室，204、喉管，205、岩屑解离加速管，206、粉碎靶体，207、粉碎仓，208、旁通。

具体实施方式

以下结合附图，说明本实用新型提出的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

一种水平井钻井射流磨碎岩短节，包括钻杆短节1、射流粉碎装置2。

钻杆短节1包括短节上接头101、主流道102、短节下接头103。

射流粉碎装置2包括岩屑吸入环空201、高速射流喷嘴202、负压混合室203、喉管204、岩屑解离加速管205、粉碎靶体206、粉碎仓207、旁通208；高速射流喷嘴202入口与钻杆短节2的主流道102连通，高速射流喷嘴202的出口与负压混合室203的下端连接，负压混合室203的外侧与岩屑吸入环空201连通；负压混合室203的上端与喉管204对接连通，喉管204与岩屑解离加速管205对接连通，岩屑解离加速管205出口与粉碎仓207连通，粉碎仓207内安有粉碎靶体206正对着岩屑解离加速管205出口，粉碎靶体206的靶面与岩屑解离加速管205的轴线呈0°-90°的夹角，粉碎仓207与旁通208连通，旁通208为入口小出口大的扩散性圆管；射流粉碎装置1是水平井钻井射流磨碎岩短节的关键机构，一方面射流粉碎装置1的高速射流喷嘴202出口在负压混合室203产生负压，抽吸岩屑，另一方面射流粉碎装置1基于高聚能射流的粉碎原理充分粉碎岩屑，大大提高岩屑的运移效率。

本实用新型的水平井钻井射流磨碎岩短节的工作过程如下：

在钻进过程中，高压钻井液由主流道102进入，一部分钻井液由主流道102继续流向井底，另一部分钻井液由高速射流喷嘴202喷出，形成高速射流，高速射流在负压混合室203产生负压。此负压通过岩屑吸入环空201对井眼环空的流体和岩屑进行抽吸，将井眼环空的岩屑和钻井液吸入负压混合室203内。高速射流喷嘴202喷出高聚能射流，在负压混合室203产生负压卷吸岩屑与钻井液，岩屑与钻井液在负压混合室203和喉管204处被汇入高聚能射流，高聚能射流在解离加速管205解离带微裂缝的岩屑，实现解离破碎，相间及颗粒之间的碰撞、互磨产生的冲击压力和剪切力造成颗粒的破碎，并实现对岩屑的加速。高速岩屑高速冲击粉碎靶体206，利用瞬间冲击力、水楔粉碎岩屑。带微裂缝的细小岩屑在粉碎仓207经过多次反射碰撞进一步粉碎，粉碎后的岩屑与钻井液混合物在旁通208内速度降下来后排入环空。