[发明专利]一种自旋式-磁传动的井下岩屑床清除工具

说明书

一种自旋式‑磁传动的井下岩屑床清除工具，包括由切削齿、切削筒和长条永磁体组成的切削装置，切削装置通过深沟球轴承固定在钻杆外部；固定座、固定筒、涡轮部件、旋转筒和长条永磁体组成动力装置，旋转筒通过深沟球轴承固定于钻杆内部，固定座通过镶嵌的方式固定于钻杆内部；本发明通过磁体进行传动，动力装置通过涡轮装置实现旋转，解决了现有技术存在的由于在钻杆上钻孔，导致在钻进过程中钻井液的泄漏问题；解决了现有技术存在的机械连接导致的零件腐蚀失效的问题；解决了现有技术存在的钻杆滑动前进时，清洁工具无法运行的问题。

技术领域

本发明属于石油与天然气开发油气钻井技术领域，特别涉及一种自旋式-磁传动的井下岩屑床清除工具。

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、大位移井等复杂结构井来提高井眼泄油面积，最大限度提高单井产量。在井斜角大于45°的井段，由于重力作用，钻具在这些井段中靠向下端井壁，整个钻杆在环空中造成“偏心环空”。由此造成岩屑的沉降、运移与直井、小位移定向井相比存在较大差距，岩屑会出现向低边沉降的趋势。由于“偏心环空”造成环空流速的不均匀，即宽间隙处阻力小、流速快；窄间隙处阻力大、流速小，使岩屑易沉向井壁且不易清除，形成岩屑床，在一定条件下还会发成岩屑床的滑移、堆积。尤其在停泵期间，钻井液停止循环，加速了岩屑在井眼低边沉积，给下一施工带来了巨大的威胁。由于岩屑床的存在，增大了环空中钻井液的固相含量，减少了环空间隙，容易引起蹩泵；而且岩屑床的存在会使钻具下部扶正器产生相当大的扭矩或造成扶正器泥包，导致卡钻。

针对目前岩屑清除苦难的问题，钻井现场普遍采用以下四种方法进行井眼清洁：提高钻井液返速、改善钻井液流变性能、短期下钻具和使用带有切削装置的井眼清洁工具。

提高钻井液返速的主要方式是通过提高钻井液的排量，但是随着钻井液排量的增加，会导致松软地层垮塌或掉块，增加井下作业的风险；改善钻井液流变性能，前提是调整钻井液的配方，或者研发新的配方，但是改善钻井液携岩和悬浮的能力是有限的；定期定时定井段的短起下钻具、倒划眼等措施清除岩屑床，但是影响正常的作业周期，提高了钻进成本；使用带有切削装置的井眼清洁工具是一种机械的岩屑床清除工具，利用边钻、边旋转的办法，能够有效地搅动岩屑床，改变流场。

结合以上，目前现场应用的岩屑床清除工具，都是随着钻柱的旋转而旋转，但是在水平井段、高造斜井段，绝大部分情况是钻柱躺在下井壁上，并且钻井过程中多应用井下动力钻具，钻柱不旋转，不能带动清洁工具旋转，工具不能发挥刮削岩屑床的功能，所以继续发明一种井下自动旋转的岩屑床清除工具极为迫切。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自旋式-磁传动的井下岩屑床清除工具，克服了现有技术存在的滑动钻进构成中，钻杆不旋转时的清洁工具不运行的问题；也克服了现有技术存在的岩屑床清除工具与钻杆之间由于机械连接，存在的钻井液泄漏的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样的实现的：

一种自旋式-磁传动的井下岩屑床清除工具，包括钻杆本体1，切削筒4，微“V”字型切削齿3，外深沟球轴承2和内深沟球轴承6，外长条永磁体5和内长条永磁体7，旋转筒8，涡轮转子9和涡轮定子13构成的涡轮部件，固定座10和固定筒11；

所述的切削筒4，其外部以环形阵列的形式分布“V”字型切削齿3；在切削筒4内壁上以镶嵌的方式环形阵列分布有外长条永磁体5；切削筒4顶底两端以开槽的方式均装配有外深沟球球轴承2，切削筒4固定在钻杆1上，其中，外深沟球球轴承2的外圈固定于切削筒4上，内圈固定于钻杆1上，钻杆1内部通过两个固定座10安装有固定筒11；固定筒11顶底两端分别开凿有水眼12；