1.本实用新型涉及页岩气开发工具技术领域，尤其是涉及一种水平井钻井排屑工具。
背景技术：2.在页岩气开发领域，水平井段越长就越有利于后期开发的效果。但在水平井段钻进后期，随着长度不断延伸，泵压越来越高，排量受限，必须相应降低钻井液的施工排量，再加上轨迹变差的影响，水平井段的岩屑很难及时带出地面，导致岩屑在井眼的下井壁上越积越多，不仅增大了钻柱摩阻，造成钻柱托压，大大影响钻进及定向施工的效率，而且随着时间的延长，岩屑逐渐堆积形成岩屑床，极易造成卡钻等复杂情况，给施工井队带来严重的经济损失。
3.因此，如何提高水平段钻井液排屑的效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：4.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种水平井钻井排屑工具，能够提高水平段钻井液排屑的效率。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种水平井钻井排屑工具，包括筒体、阀芯、阀座和处于压缩状态的弹性件；
7.所述阀座安装在所述筒体的底端，所述筒体的侧壁上开设有通孔，所述弹性件套设在所述筒体内，且所述弹性件的两端分别与所述阀座的顶端及所述阀芯的底端抵接；
8.当钻井泵启动时，所述阀芯封闭所述阀座，所述筒体的内腔通过所述通孔与井眼环空连通；当钻井泵关停时，所述弹性件推动所述阀芯离开所述阀座，所述阀芯封闭所述通孔，所述筒体的内腔与所述井眼环空隔断。
9.在一个具体的实施方案中，所述水平井钻井排屑工具还包括限位销；
10.所述阀芯沿着所述阀芯的周向开设有一圈滑槽轨道，所述滑槽轨道包括间隔设置的长行程轨道和短行程轨道，所述长行程轨道和所述短行程轨道导通连接，且沿着所述阀芯远离所述阀座的方向，所述长行程轨道的长度大于所述短行程轨道的长度；
11.所述筒体的筒壁上固定有与所述滑槽轨道滑动配合的限位销，当所述钻井泵启动时，所述限位销与所述长行程轨道配合；当所述钻井泵关停时，所述限位销与所述短行程轨道配合。
12.在另一个具体的实施方案中，所述筒体的侧壁上开设有销孔，所述限位销固定在所述销孔内。
13.在另一个具体的实施方案中，所述水平井钻井排屑工具还包括喷嘴；
14.所述喷嘴安装在所述通孔内。
15.在另一个具体的实施方案中，所述通孔的个数至少为2个，且均布在所述筒体的周
向侧壁上。
16.在另一个具体的实施方案中，所述阀座的顶端开设有倒锥形孔；
17.所述阀芯的底端设置有与所述倒锥形孔锥度相同的锥形凸起，所述锥形凸起与所述倒锥形孔配合。
18.在另一个具体的实施方案中，所述弹性件套设在所述阀座外，且所述弹性件的底端与所述阀座上设置的台阶抵接。
19.在另一个具体的实施方案中，所述筒体与所述阀座螺纹连接。
20.在另一个具体的实施方案中，所述弹性件为弹簧。
21.在另一个具体的实施方案中，所述筒体的顶端与上部钻柱连接，所述阀座的底端与下部钻柱连接。
22.根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。
23.本实用新型提供的水平井钻井排屑工具，在钻井的过程中，通过地面钻井泵进行控制，关停再启动钻井泵一次，当钻井泵启动时，在钻井液的作用下，阀芯封闭阀座，筒体的内腔通过通孔与井眼环空连通，使得钻井液能够有效冲洗水平段井眼环空下井壁的岩屑，并可增大排量实现大流量洗井清砂作业，保障井下施工安全，提高了水平段钻井液排屑的效率。当钻井泵关停时，弹性件推动阀芯离开阀座，阀芯封闭通孔，筒体的内腔与井眼环空隔断。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型实施例提供的水平井钻井排屑工具的阀芯处于关闭状态时的剖视结构示意图；
26.图2是本实用新型实施例提供的水平井钻井排屑工具的阀芯处于打开状态时的剖视结构示意图；
27.图3是本实用新型实施例提供的阀芯的三维结构示意图；
28.图4是本实用新型实施例提供的阀芯的滑槽轨道处于展开时的结构示意图。
29.其中，图1-图4中：
30.水平井钻井排屑工具1000、筒体100、阀芯200、阀座300、弹性件400、限位销500、喷嘴600、倒锥形孔301、锥形凸起201、通孔101、中心孔302、轴向通孔202、滑槽轨道203、长行程轨道204、短行程轨道205。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出新颖性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.如图1-图2所示，本实用新型提供了一种水平井钻井排屑工具1000，能够提高水平段钻井液排屑的效率。
33.水平井钻井排屑工具1000包括筒体100、阀芯200、阀座300和弹性件400，其中，弹性件400处于压缩状态。
34.筒体100的顶端与上部钻柱连接，阀座300的底端与下部钻柱连接。为了便于筒体100与上部钻柱的拆装更换，本实用新型公开了筒体100与上部钻柱通过螺纹连接，具体地，筒体100的外壁上设置有外螺纹，上部钻柱的内壁上设置有与筒体100上的外螺纹螺纹配合的内螺纹。为了便于阀座300与下部钻柱的拆装更换，本实用新型公开了阀座300与下部钻柱通过螺纹连接，具体地，阀座300的内壁设置内螺纹，下部钻杆的外壁上设置有与阀座300上的内螺纹螺纹连接的外螺纹。
35.阀座300安装在筒体100的底端，且阀座300的轴心处开设有中心孔302。阀芯200上开设有与阀芯200的轴心平行的轴向通孔202，轴向通孔202的个数为至少为1个，本实施例以轴向通孔202的个数为4个为例，4个轴向通孔202绕着阀芯200的轴线均布在阀芯200上。
36.筒体100的侧壁上开设有通孔101，弹性件400套设在筒体100内，且弹性件400的两端分别与阀座300的顶端及阀芯200的底端抵接。
37.当钻井泵启动时，阀芯200封闭阀座300，筒体100的内腔通过通孔101与井眼环空连通，此时，轴向通孔202与阀座300上的中心孔302不导通；当钻井泵关停时，弹性件400推动阀芯200离开阀座300，阀芯200封闭通孔101，筒体100的内腔与井眼环空隔断，此时，筒体100的内腔、中心孔302及轴向通孔202连通。
38.本实用新型提供的水平井钻井排屑工具1000，在钻井的过程中，通过地面钻井泵进行控制，关停再启动钻井泵一次，当钻井泵启动时，在钻井液的作用下，阀芯200封闭阀座300，筒体100的内腔通过通孔101与井眼环空连通，使得钻井液能够有效冲洗水平段井眼环空下井壁的岩屑，并可增大排量实现大流量洗井清砂作业，保障井下施工安全；当钻井泵关停时，弹性件400推动阀芯200离开阀座300，阀芯200封闭通孔101，筒体100的内腔与井眼环空隔断。
39.在一些实施例中，水平井钻井排屑工具1000还包括限位销500，阀芯200沿着阀芯200的周向开设有一圈滑槽轨道203，如图3所示。滑槽轨道203包括间隔设置的长行程轨道204和短行程轨道205，如图4所示。长行程轨道204和短行程轨道205导通连接，且沿着阀芯200远离阀座300的方向，长行程轨道204的长度大于短行程轨道205的长度。
40.筒体100的筒壁上固定有与滑槽轨道203滑动配合的限位销500，当钻井泵启动时，限位销500与长行程轨道204配合，此时，限位销500卡在长行程轨道204远离阀座300的那端。
41.当钻井泵关停时，限位销500与短行程轨道205配合，此时，限位销500卡在短行程轨道205远离阀座300的那端。
42.进一步地，本实用新型公开了筒体100的侧壁上开设有销孔，限位销500固定在销孔内。具体地，限位销500可以与销孔螺纹连接，限位销500也可以焊接在销孔内，或者卡接在销孔内等，具体连接形式不限。
43.在一些实施例中，水平井钻井排屑工具1000还包括喷嘴600，喷嘴600安装在通孔
101内，具体地，喷嘴600镶嵌在通孔101内，喷嘴600的设置便于钻井液从筒体100内喷出。
44.进一步地，本实用新型公开了通孔101的个数至少为2个，且均布在筒体100的周向侧壁上。通孔101的个数不限，可以根据需要设定，本实施例以通孔101的个数为2个为例。
45.在一些实施例中，阀座300的顶端开设有倒锥形孔301，阀芯200的底端设置有与倒锥形孔301锥度相同的锥形凸起201，锥形凸起201与倒锥形孔301配合。轴向通孔202的出口端位于锥形凸起201的锥面上。当钻井泵启动时，阀芯200封闭阀座300，此时，轴向通孔202的出口端被倒锥形孔301的孔壁封堵，实现了封堵稳定性。
46.进一步地，本实用新型公开了弹性件400套设在阀座300外，且弹性件400的底端与阀座300上设置的台阶抵接，便于弹性件400的安装。
47.进一步地，本实用新型公开了弹性件400为弹簧。需要说明的是，弹性件400也可以是其它具有弹性的材料制成，例如，橡胶柱等。
48.为了便于筒体100与阀座300的拆装，本实用新型公开了筒体100与阀座300螺纹连接。
49.需要说明的是，筒体100与阀座300螺纹连接仅是本实用新型的一个优选实施方式，在实际应用中，也可以设置筒体100与阀座300卡扣连接等。
50.本实用新型具有如下优点：
51.(1)利用钻井液控制阀芯200动作，实现钻柱内腔和井眼环空的连通和隔断；
52.(2)筒体100内腔和井眼环空连通后，可有效冲洗水平段井眼环空下井壁的岩屑、增大排量实现大流量洗井清砂作业，保障井下施工安全；
53.(3)本实用新型是纯机械结构，安全可靠，适应井下复杂环境。
54.需要说明的是，本文中的表示方位的词，例如顶端、底端、上、下等仅为了表述的方便，并不具有其它特定含义。
55.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
技术特征：1.一种水平井钻井排屑工具，其特征在于，包括筒体、阀芯、阀座和处于压缩状态的弹性件；所述阀座安装在所述筒体的底端，所述筒体的侧壁上开设有通孔，所述弹性件套设在所述筒体内，且所述弹性件的两端分别与所述阀座的顶端及所述阀芯的底端抵接；当钻井泵启动时，所述阀芯封闭所述阀座，所述筒体的内腔通过所述通孔与井眼环空连通；当钻井泵关停时，所述弹性件推动所述阀芯离开所述阀座，所述阀芯封闭所述通孔，所述筒体的内腔与所述井眼环空隔断；所述水平井钻井排屑工具还包括限位销；所述阀芯沿着所述阀芯的周向开设有一圈滑槽轨道，所述滑槽轨道包括间隔设置的长行程轨道和短行程轨道，所述长行程轨道和所述短行程轨道导通连接，且沿着所述阀芯远离所述阀座的方向，所述长行程轨道的长度大于所述短行程轨道的长度；所述筒体的筒壁上固定有与所述滑槽轨道滑动配合的限位销，当所述钻井泵启动时，所述限位销与所述长行程轨道配合；当所述钻井泵关停时，所述限位销与所述短行程轨道配合。2.根据权利要求1所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，所述筒体的侧壁上开设有销孔，所述限位销固定在所述销孔内。3.根据权利要求1所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，还包括喷嘴；所述喷嘴安装在所述通孔内。4.根据权利要求1所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，所述通孔的个数至少为2个，且均布在所述筒体的周向侧壁上。5.根据权利要求1所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，所述阀座的顶端开设有倒锥形孔；所述阀芯的底端设置有与所述倒锥形孔锥度相同的锥形凸起，所述锥形凸起与所述倒锥形孔配合。6.根据权利要求5所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，所述弹性件套设在所述阀座外，且所述弹性件的底端与所述阀座上设置的台阶抵接。7.根据权利要求1所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，所述筒体与所述阀座螺纹连接。8.根据权利要求1所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，所述弹性件为弹簧。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的水平井钻井排屑工具，其特征在于，所述筒体的顶端与上部钻柱连接，所述阀座的底端与下部钻柱连接。
技术总结本实用新型公开了一种水平井钻井排屑工具，包括筒体、阀芯、阀座和处于压缩状态的弹性件；阀座安装在筒体的底端，筒体的侧壁上开设有通孔，弹性件套设在筒体内，且弹性件的两端分别与阀座的顶端及阀芯的底端抵接；当钻井泵启动时，阀芯封闭阀座，筒体的内腔通过通孔与井眼环空连通，使得钻井液能够有效冲洗水平段井眼环空下井壁的岩屑，并可增大排量实现大流量洗井清砂作业，保障井下施工安全，提高了水平段钻井液排屑的效率。当钻井泵关停时，弹性件推动阀芯离开阀座，阀芯封闭通孔，筒体的内腔与井眼环空隔断。腔与井眼环空隔断。腔与井眼环空隔断。
技术研发人员：雷建萍 唐风雷 王自民 刘春林 张志新 胡玉杰
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2022/7/5
