一种随钻井壁修整工具

技术领域

本发明涉及天然气钻井领域，尤其涉及一种随钻井壁修整工具。

背景技术

在油气资源勘探开发中，由钻头、动力钻具和钻杆组成的钻柱系统是目前油气钻井作业的主要手段，转盘驱动钻柱旋转或动力钻具驱动钻头旋转，提供钻头扭转剪切岩石的破岩能量。由于钻柱为柔性管柱，钻柱在井眼中旋转时并非沿井眼中心线圆周运动，其存在偏心摆动；且在定向井和水平井钻井中，通常采用弯外壳动力钻具。基于以上两点，钻头和钻柱在井下旋转时存在偏心和涡动，其钻出的井眼通常为椭圆或者螺旋状等不规则的形状，钻柱在螺旋椭圆井眼井转动和滑动存在的摩擦阻力大，加剧了钻柱的磨损和疲劳破坏。

为了降低不规则井眼对钻井作业和后期测井、下套管作业带来的影响，现有技术中通常采用两种方式来解决上述问题：(1)在钻井过程中，在钻柱底部钻具中设置扶正器来确保井眼质量要求，但是扶正器的设置将增加钻井摩阻，影响钻具井眼的延伸能力、增加卡钻风险，其无法适用所有钻井工况；(2)在完钻后，采用钻头和多个扶正器组合来划眼和通井，多次通井的形式钻井效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种实现两级变径微扩孔作业、有效平滑修整井壁，且减少通井作业时间的随钻井壁修整工具。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种随钻井壁修整工具，包括连接管体、井壁切削部件和推动部件，其中，所述推动部件安装于所述连接管体内，并在憋压时沿连接管体下移，所述推动部件设有转动导向部；所述井壁切削部件包括切削块，所述切削块的一端铰接于所述连接管体上，另一端搭设于所述转动导向部上，所述切削块在所述推动部件下移时沿所述转动导向部转动外扩。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述推动部件为移动轴，所述转动导向部为设于所述移动轴外表面的导向斜槽，所述导向斜槽的槽深沿所述移动轴的移动方向逐渐增大；所述切削块的转动端在初始状态时搭设于所述导向斜槽的槽深最大位置。

所述井壁切削部件至少为两组，所述井壁切削部件沿所述连接管体的轴向布置；所述导向斜槽的设置数量与所述井壁切削部件的组数相同，且所述导向斜槽与所述井壁切削部件一一对应。

各组所述井壁切削部件的切削块为多个，多个所述切削块沿所述连接管体的周向布置。

所述切削块包括铰接区和切削区，所述连接管体上设有切削块安装孔，所述切削块通过铰接区安装于所述切削块安装孔内；所述切削区的切削面上设有切削齿。

所述切削齿为硬质合金齿，所述硬质合金齿的外表面高于所述连接管体的外表面。

所述连接管体的周向布置有多个供钻井液和岩屑通过的螺旋导流通道，所述切削块安装孔位于相邻所述螺旋导流通道之间。

所述移动轴通过一定位件限位于所述连接管体内，所述定位件在管内投球憋压时剪断。

所述移动轴与所述连接管体之间设有防止介质进入工具内部的密封部件，所述密封部件和所述定位件分设于所述移动轴的两端部。

所述移动轴的上端设有与憋压球密封配合的锥形配合面。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

随钻井壁修整工具包括连接管体、井壁切削部件和推动部件，推动部件安装于连接管体内，推动部件设有转动导向部；井壁切削部件包括切削块，切削块的一端铰接于连接管体上，另一端搭设于转动导向部上，其结构简单紧凑、占用空间小。当钻柱投球憋压时，推动部件在钻柱内压力的作用下沿连接管体下移，切削块在推动部件下移时沿转动导向部转动外扩，使得对微小狗腿、不规则井眼和缩径井段实现随钻微扩孔，以切削井壁，在平滑井壁的同时不增加钻柱整体摩阻，实现井壁在钻进和划眼过程中的修整，使测井工具和下套管作业可以顺利实施，从而可延长钻柱可钻达水平段长度，减少后期通井作业时间、提高完钻效率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明随钻井壁修整工具的剖视图(切削块收缩状态)。

图2是本发明随钻井壁修整工具的剖视图(切削块扩张状态)。

图3是本发明连接管体的立体结构示意图。

图4是本发明切削块的立体结构示意图。

图5是本发明推动部件的立体结构示意图。

图中各标号表示：

1、连接管体；11、切削块安装孔；12、螺旋导流通道；13、上接头；14、下接头；2、井壁切削部件；21、切削块；211、铰接区；212、切削区；213、切削齿；3、推动部件；31、移动轴；311、锥形配合面；32、转动导向部；321、导向斜槽；4、定位件；5、密封部件。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本实施例的随钻井壁修整工具，包括连接管体1、井壁切削部件2和推动部件3。其中，连接管体1连接于钻杆与加重钻杆之间，由于钻杆为受拉部件、加重钻杆为承压部件，使得设于钻杆与加重钻杆之间的轴向力小，其有效延长了工具的使用寿命。推动部件3安装于连接管体1内，推动部件3设有转动导向部32；井壁切削部件2包括切削块21，切削块21的一端铰接于连接管体1上，切削块21的另一端搭设于转动导向部32上，其结构简单紧凑、占用空间小。

同时，当钻柱投球憋压时，推动部件3在钻柱内压力的作用下沿连接管体1下移，切削块21在推动部件3下移时沿转动导向部32转动外扩，使得对微小狗腿、不规则井眼和缩径井段实现随钻微扩孔，以切削井壁，在平滑井壁的同时不增加钻柱整体摩阻，实现井壁在钻进和划眼过程中的修整，使测井工具和下套管作业顺利实施，从而可延长钻柱可钻达的水平段长度，减少后期通井作业时间、提高完钻效率。

如图4所示，推动部件3为移动轴31；转动导向部32为导向斜槽321，导向斜槽321设于移动轴31的外表面。导向斜槽321的槽深沿移动轴31的移动方向逐渐增大；井壁切削部件2的转动端在初始状态时搭设于导向斜槽321的槽深最大位置。连接管体1在下移时，切削块21的转动端从导向斜槽321的槽深最大位置向最小位置移动，以推动切削块21转动外扩，实现井壁切削。

本实施例中，井壁切削部件2为两组，两组井壁切削部件2沿连接管体1的轴向布置。同时，导向斜槽321为环形导向槽，导向斜槽321设置为两个，两个导向斜槽321与两组井壁切削部件2一一对应设置，以实现各组井壁切削部件2的切削块21同时外扩。在其他实施例中，井壁切削部件2的设置数量可根据实际情况进行调整，如设置为三组、四组等，井壁切削部件2沿连接管体1的轴向布置，导向斜槽321的设置数量与井壁切削部件2的组数相同。

同时，各组井壁切削部件2的切削块21为三个，三个切削块21沿连接管体1的周向布置，以实现井壁周向整体切削。在其他实施例中，各组井壁切削部件2的切削块21数量可根据实际情况进行调整，如设置为四个、五个等。

如图4所示，切削块21包括铰接区211和切削区212。连接管体1上设有切削块安装孔11，切削块21通过铰接区211安装于切削块安装孔11内；切削区212的切削面上设有切削齿213。本实施例中，切削齿213为硬质合金齿，硬质合金齿的外表面高于连接管体1的外表面，以保证井壁切削效果。

如图3所示，连接管体1的周向布置有多个螺旋导流通道12，以供钻井液和岩屑通过；切削块安装孔11位于相邻螺旋导流通道12之间。其在保证钻井液和岩屑排出的同时，实现井壁切削部件2的紧凑、合理布局。

如图1和图2所示，移动轴31通过一定位件4限位于连接管体1内，定位件4在管内投球憋压时剪断。同时，移动轴31与连接管体1之间设有密封部件5，以防止介质进入工具内部。如图5所示，本实施例中，密封部件5和定位件4分设于移动轴31的两端部，其结构简单、布局合理。

本实施例中，移动轴31的上端设有锥形配合面311，锥形配合面311与憋压球密封配合，以实现钻柱内部憋压，保证移动轴31可靠下移，实现两级变径微扩孔作业。本实施例中，连接管体1的两端设有上接头13和下接头14，上接头13为母扣，用于与钻杆连接；下接头14为公扣，用于与加重钻杆连接。

本实施例中，随钻井壁修整工具的安装操作方法为：

(1)随钻井壁修整工具组装，将移动轴31装入连接管体1中，并通过定位件4限位，之后，在连接管体1的切削块安装孔11中装入切削齿213；

(2)将连接管体1安装在加重钻杆与钻杆之间；

(3)钻井过程中，随钻井壁修整工具随着钻柱旋转，其在扶正钻柱使钻柱位于井筒中间的同时，可对井壁进行微扩眼作业，实现对井壁的微切削，增加井壁光滑性；

(4)变径及二次扩孔，当钻达预定井深后，可通过投球憋压的方式使切削块21外扩2-4mm，以达到进一步修整井壁的目的。具体为：

在钻柱中投入憋压球，憋压球落在移动轴31的锥形配合面311上，此时，钻柱憋压，移动轴31在定位件4憋压剪断时沿连接管体1下移，此时，导向斜槽321推动切削块21外扩，当移动轴31下移到底后，切削块21外扩至最大程度，此时，移动轴31的外表面与切削块21接触，限制切削块21回缩。

(5)重复步骤(3)、(4)中的旋转钻柱微扩眼作业，即可完成平滑井眼的目的。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。