CN2732976Y - 井底水力抽吸降压钻井工具 - Google Patents
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Abstract
井底水力抽吸降压钻井工具主要由钻头联接短节、低压腔、引射喷嘴、引射腔、抽吸管等构成,其原理利用钻头上部的引射喷嘴,由钻柱内和环空之间的压力差驱动,形成指向环空上返方向的高速射流,在引射喷嘴出口附近形成局部低压,通过钻头腔内直插井底的抽吸管,将该低压作用于井底,使作用在局部岩屑上的液柱压力降低,破岩钻进效率提高。
Description
技术领域
本实用新型属于石油、天然气钻井的配套装置。
技术背景
在井底液柱压力和地层孔隙流体压力差的作用下,钻头破碎岩石生成的岩屑被压在原位,被钻头重复切削,阻碍岩石新的破碎面暴露,使钻头破岩钻进的效率下降,这就是所谓的“压持效应”,因此能否减少“压持效应”直接关系到能否提高钻井速度。降低井底液柱压力是减少“压持效应”的技术关键。欠平衡条件下,钻井速度大幅度提高的实践证实了该结论。但是现阶段全井段的欠平衡技术,只适用于部分地层,且该技术对设备能力要求高、投资大,易出现井蹋、井眼扩大等复杂情况,大规模应用的条件尚不成熟。因此如果能够在井底局部降低液柱压力,则既可避免全井段欠平衡钻井技术的不足,又能够改善破岩钻进效率,是目前提高钻井速度的一个可行途径。
发明内容
本实用新型正是为在井底实现局部低压,减少“压持效应”,提高破岩钻进效率而设计的,其原理利用钻头上部的引射喷嘴,由钻柱内和环空之间的压力差驱动,形成指向环空上返方向的高速射流,在引射喷嘴出口处形成局部低压,通过钻头腔内直插井底的抽吸管,将该低压作用于井底,使局部岩屑上的液柱压力降低,破岩钻进效率提高,本实用新型的目的就是为现场提供一种井底水力抽吸降压钻井工具。
本实用新型是这样来实现的,它主要由钻头联接短节、低压腔、引射喷嘴、引射腔、抽吸管等组成,钻头联接短节轴向贯通,两端加工有螺纹,上端和下端分别与钻柱和钻头相联,在钻头联接短节中部加工有低压腔,低压腔的出口指向环空上返方向,低压腔的轴线与钻头联接短节的轴线呈空间异面关系,引射喷嘴安装在低压腔内靠近钻头联接短节内壁的一端,在引射喷嘴出口处、钻头联接短节中部加工有引射腔,引射腔的轴线与低压腔的轴线相交,在引射腔内靠近钻头联接短节内壁的一端接有抽吸管,抽吸管下端伸入钻头内部,直插井底,引射喷嘴采用密封配合安装在低压腔内,由于钻头喷嘴的过流面积较小,钻井液流过喷嘴时,会产生较大的压降,在钻柱内和外部环空之间形成压差,钻井液在该压差的作用下,经引射喷嘴加速,形成指向环空上返方向的高速射流,在引射喷嘴的出口区域,由于射流的卷吸作用,形成了一个低压区,该低压区经引射腔和抽吸管作用于抽吸管入口区域局部井底,使得抽吸管入口区域岩屑上的液柱压力降低,岩屑的翻滚、启动和新的岩石破碎面暴露的难度下降,钻头破岩钻井效率提高,岩屑上液柱压力降低的幅度通过调整钻柱内外的压力差、引射喷嘴的流道结构、钻井液性能、引射腔、引射喷嘴和低压腔的相对位置等参数来获得。
本实用新型基于“压持效应”影响钻速的机理分析,提出通过降低井底岩屑上的液柱压力来减少“压持效应”,提高钻井速度,并以此为指导设计了特殊的水力结构,在井底局部岩屑上部形成低压,从而强化岩屑的翻滚、启动和新的岩石破碎面暴露,提高钻头的破岩钻进效率。
附图说明
图1井底水力抽吸降压钻井工具示意图
1.钻头联接短节;2.低压腔;3.引射喷嘴;4.引射腔;5.抽吸管
具体实施方式
现结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述。
当采用本实用新型在井底形成局部低压时,钻头联接短节[1]轴向贯通,两端加工有螺纹,上端和下端分别与钻柱和钻头相联,在钻头联接短节[1]中部加工有低压腔[2],低压腔[2]的出口指向环空上返方向,低压腔[2]的轴线与钻头联接短节[1]的轴线呈空间异面关系,引射喷嘴[3]安装在低压腔[2]内靠近钻头联接短节[1]内壁的一端,在引射喷嘴[3]出口处、钻头联接短节[1]中部加工有引射腔[4],引射腔[4]的轴线与低压腔[2]的轴线相交,在引射腔[4]内靠近钻头联接短节[1]内壁的一端接有抽吸管[5],抽吸管[5]下端伸入钻头内部,直插井底,引射喷嘴[3]采用密封配合安装在低压腔[2]内。
当采用本实用新型在井底形成局部低压时,由于钻头喷嘴的过流面积较小,钻井液流过喷嘴时,会产生较大的压降,在钻柱内和外部环空之间形成压差,钻井液在该压差的作用下,经引射喷嘴[3]加速,形成指向环空上返方向的高速射流,在引射喷嘴[3]的出口区域,由于射流的卷吸作用,形成了一个低压区,该低压区经引射腔[4]和抽吸管[5]作用于抽吸管[5]入口区域局部井底,使得抽吸管[5]入口区域岩屑上的液柱压力降低,岩屑的翻滚、启动和新的岩石破碎面暴露的难度下降,钻头破岩钻井效率提高,岩屑上液柱压力降低的幅度通过调整钻柱内外的压力差、引射喷嘴[3]的流道结构、钻井液性能、引射腔[4]、引射喷嘴[3]和低压腔[2]的相对位置等参数来获得。
Claims (2)
1.井底水力抽吸降压钻井工具,它主要由钻头联接短节、低压腔、引射喷嘴、引射腔、抽吸管等构成,其特征是钻头联接短节[1]轴向贯通,两端加工有螺纹,上端和下端分别与钻柱和钻头相联,在钻头联接短节[1]中部加工有低压腔[2],低压腔[2]的出口指向环空上返方向,低压腔[2]的轴线与钻头联接短节[1]的轴线呈空间异面关系,引射喷嘴[3]安装在低压腔[2]内靠近钻头联接短节[1]内壁的一端,在引射喷嘴[3]出口处、钻头联接短节[1]中部加工有引射腔[4],引射腔[4]的轴线与低压腔[2]的轴线相交,在引射腔[4]内靠近钻头联接短节[1]内壁的一端接有抽吸管[5],抽吸管[5]下端伸入钻头内部,直插井底。
2.根据权利要求1所述的井底水力抽吸降压钻井工具,其特征是引射喷嘴[3]采用密封配合安装在低压腔[2]内。
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