螺杆轴流式井下动力增压钻具的利记博彩app

文档序号:5312227阅读:199来源:国知局
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【专利摘要】本实用新型为螺杆轴流式井下动力增压钻具,该钻具包括壳体和输出轴,输出轴上端与驱动部件连接,下部连接有钻头;输出轴与壳体间、输出轴下部内设有钻井液过流通道,过流通道与钻头上设有的容置空间连通;钻头设有第一喷嘴和第二喷嘴,第二喷嘴与容置空间连通;输出轴由下向上设有中心孔,中心孔上端设有与输出轴外壁导通的第一过流孔,输出轴下部与钻头之间连接有高压合金钢管,钢管内由下向上设有钻井液高压流道;中心孔底端通过高压合金钢管内钻井液高压流道、第一射流孔与第一喷嘴连通;输出轴上套设有一轴流泵,轴流泵的进液处与过流通道连通,轴流泵的出液处与中心孔上端的第一过流孔导通,增压后的液体由第一喷嘴射出。本实用新型在钻井液驱动钻头破岩同时,由轴流泵加压部分钻井液进行高压射流辅助破岩,以实现机械和水力联合破岩。
【专利说明】螺杆轴流式井下动力增压钻具
【技术领域】
[0001]本实用新型是关于一种井下钻具,尤其涉及一种实现机械和水力联合破岩的螺杆轴流式井下动力增压钻具。
【背景技术】
[0002]近年来,浅层油气资源勘探开发程度越来越高,致使剩余浅层资源越来越少,这就导致了深井、超深井钻探工作量逐年上升。但是,随着井深的不断增加,机械钻速低已成为影响油田勘探开发效益的主要问题之一,为此,人们研究应用了很多提高钻速的技术措施。实验和研究表明,井下动力钻具和超闻压喷射钻井技术相结合,能大幅度提闻钻进速度。
[0003]使用井下动力钻具钻井时钻杆不转动,钻杆工作条件可以得到明显改善,能大幅度延长钻杆寿命,也没有旋转钻杆所需功率的消耗,降低了钻井成本。在深部井段,可以增加单位时间内钻头对地层的切削次数,提高钻井效率,缩短钻井周期。
[0004]如图3所示,现有螺杆钻具7包括有壳体71,壳体71内设有螺杆马达72,螺杆马达72通过万向联轴器73与输出轴74连接,输出轴74底部与钻头75连接;所述钻头75上设有普通喷嘴751,输出轴74中轴向设有连通的中心孔741、742,输出轴中心孔741上端贯通输出轴外壁并与钻井液流通通道导通;输出轴中心孔742下端与普通喷嘴751导通;其主要工作原理是,循环钻井液驱动螺杆马达72转动,进而带动钻头旋转,以实现钻进;同时,钻井液通过中心孔741、742和普通喷嘴751流出,清洁井底,携带岩屑。
[0005]超高压喷射钻井技术的关键是钻井液的增压方式及超高压钻井液输送方式。目前钻井液增压的两种主要方式是地面增压和井下增压。地面增压对设备性能要求较高,安装、拆卸、维护保养等方面成本大,同时会增多不安全因素,易发生钻井事故。井下增压超高压射流钻井技术,不需要额外的地面设备,易于将常规钻井方式转向超高压射流钻井方式,经济性较好,安全可靠,展现了广阔的应用前景。
[0006]现有的井下增压器主要有:分隔式井下增压器,运用流体液压传递原理,利用隔膜的软活塞特性对钻井液进行加压;离心式井下增压器,利用离心泵对钻井液进行加压;水力增压式井下增压器,利用流体的卷吸作用和激励作用实现增压;射流式井下增压器,利用压差使活塞上下运动对钻井液进行加压;钻柱减振式井下增压器,利用钻柱振动,使活塞上下运动对钻井液进行加压;旁通式井下增压器,利用大面积推小面积增加压力;螺杆式井下增压器,利用动力转换体将旋转接头的旋转运动转换为柱塞的往复运动对钻井液进行加压。但是,上述大多数现有技术只是依靠钻柱旋转带动钻头旋转,钻杆寿命低,且有效加压时间较短,效率较低。
[0007]由此,本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践,提出一种螺杆轴流式井下动力增压钻具,以克服现有技术的缺陷。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的在于提供一种螺杆轴流式井下动力增压钻具,将螺杆钻具与轴流泵有机结合,由钻井液推动螺杆提供动力,在驱动钻头旋转破岩的同时,驱动轴流泵加压部分钻井液,进行高压射流辅助破岩,实现机械和水力联合破岩,以提高钻井效率。
[0009]本实用新型的目的是这样实现的,一种螺杆轴流式井下动力增压钻具,所述钻具包括有壳体,壳体内设有输出轴,所述输出轴上端通过联轴器与上方驱动部件连接,输出轴下部固定套设有钻头;所述输出轴与壳体之间、输出轴下部内设有钻井液过流通道,过流通道与钻头上部设有的容置空间连通;钻头下部设有第一喷嘴和第二喷嘴,所述第二喷嘴通过钻头上的第二射流孔与容置空间连通;所述输出轴内由下向上设有中心孔,中心孔上端设有与输出轴外壁导通的多个第一过流孔,输出轴下部与钻头之间连接有高压合金钢管,钢管内由下向上设有钻井液高压流道;所述中心孔底端通过高压合金钢管内钻井液高压流道、钻头上的第一射流孔与第一喷嘴连通;位于壳体内的输出轴上套设有一轴流泵,所述轴流泵的进液处与钻井液过流通道连通,轴流泵的出液处与中心孔上端的第一过流孔导通,增压后的液体顺序通过第一过流孔、中心孔、高压合金钢管内钻井液高压流道和第一射流孔由第一喷嘴射出。
[0010]在本实用新型的一较佳实施方式中,所述井下钻具为螺杆钻具,所述上方驱动部件为螺杆马达,当钻井液经旁通阀进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动马达转子绕马达定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴联轴器传递给输出轴,输出轴带动钻头旋转地同时带动轴流泵叶轮旋转,对部分钻井液进行加压。
[0011]由上所述,本实用新型的螺杆轴流式井下动力增压钻具,在输出轴带动钻头转动破岩的同时,一部分钻井液流经过流通道、第二过流孔、容置空间和第二射流孔由第二喷嘴中喷出,清洁井底,携带岩屑;另一部分钻井液从轴流泵的进液处进入泵体,增压后的液体从轴流泵的出液处流出,并顺序通过第一过流孔、中心孔、高压合金钢管内钻井液高压流道和第一射流孔由第一喷嘴射出,进行水力辅助破岩,由此实现水力机械联合破岩,提高钻进速度。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释,并不限定本实用新型的范围。其中:
[0013]图1A:为本实用新型螺杆轴流式井下动力增压钻具一实施例的结构示意图。
[0014]图1B:为图1A中B-B处剖面结构示意图。
[0015]图2:为本实用新型中轴流泵叶轮的结构示意图。
[0016]图3:为现有螺杆钻具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照【专利附图】
附图
【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0018]如图1A所示,本实用新型提出一种螺杆轴流式井下动力增压钻具100,所述钻具包括有壳体I,壳体I内设有输出轴2,所述输出轴2上端通过万向联轴器61与上方驱动部件6内的螺杆马达转子64连接,输出轴2下部固定套设有钻头4 ;所述输出轴2与壳体I之间设有钻井液过流通道I,输出轴2下部内设有钻井液过流通道32,输出轴2上设有第二过流孔23,所述钻头4上部设有容置空间43,所述过流通道I与容置空间43由第二过流孔23连通;钻头4下部设有第一喷嘴41和第二喷嘴42,所述第二喷嘴42通过钻头上的第二射流孔421与容置空间43连通;所述输出轴2内由下向上设有中心孔22,中心孔22上端设有与输出轴2外壁导通的多个第一过流孔21 ;输出轴2下部与钻头4之间连接有高压合金钢管3,高压合金钢管3内由下向上设有钻井液高压流道31 ;所述中心孔22底端通过钻井液高压流道31、钻头上的第一射流孔411与第一喷嘴41连通;位于壳体I内的输出轴2上套设有一轴流泵5,所述轴流泵5的进液处与钻井液过流通道I连通,轴流泵5的出液处与中心孔22上端的第一过流孔21导通;在本实施方式中,所述第二喷嘴42为普通的低压喷嘴,第一喷嘴41为高压射流喷嘴。由上述结构,在输出轴2带动钻头4转动破岩的同时,一部分钻井液流经过流通道1、第二过流孔23、容置空间43和第二射流孔421由第二喷嘴42中喷出,清洁井底,携带岩屑;另一部分钻井液从轴流泵5的进液处进入泵体,增压后的液体从轴流泵5的出液处流出,并顺序通过第一过流孔21、中心孔22、钻井液高压流道31和第一射流孔411由第一喷嘴41射出,进行水力辅助破岩,由此实现水力机械联合破岩,提高钻进速度。
[0019]在本实施方式中,如图1A所示,所述井下钻具为螺杆钻具,所述输出轴2安装有径向止推轴承62,径向止推轴承62外缘设有与所述钻井液过流通道I导通的多个孔道621。当钻井液经旁通阀66进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动马达转子64绕定子65的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴联轴器61和输出轴2。输出轴2带动轴流泵5对部分钻井液进行加压,被加压的钻井液通过第一喷嘴41喷出;同时,输出轴2带动钻头4旋转,旋转的钻头4和第一喷嘴41喷出的钻井液共同作用,实现水力机械联合破岩,能够有效提高钻进速度;未被加压的钻井液则经过过流通道1、第二过流孔23、容置空间43和第二射流孔421由第二喷嘴42中喷出,清洁井底,携带岩屑,由此提高钻井效率。
[0020]进一步,如图2,在本实施方式中,所述轴流泵5包括设有多上部叶轮52与下部叶轮55,当叶轮旋转时,对液体作用有轴向推力,将机械能转变为部分钻井液动能,对部分钻井液进行加压。
[0021]进一步,在本实施方式中,所述轴流泵上部叶片52与下部叶片55设在轴流泵5泵筒54的内;所述泵筒54与壳体I内壁之间具有环形空间O (该环形空间O构成了钻井液过流通道I的一部分);泵筒54上部、中部外缘分别连接与壳体I内壁固定连接的环形体51、53 ;所述环形体51、53对应所述环形空间O设置,环形体51、53上分别设有多个上下贯通的第一透孔511、531 ;在本实施方式中,所述环形体51与环形体53之间设有第二调节筒56。
[0022]由上所述,本实施方式中的螺杆轴流式井下动力增压钻具将螺杆钻具与轴流泵有机结合,提供了一种水力机械联合破岩的新式井下动力增压钻具;该钻具工作时,当钻井液经旁通阀进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动马达转子绕马达定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向轴联轴器传递给输出轴;输出轴带动轴流泵的叶轮旋转,对部分钻井液进行加压,被加压的钻井液通过输出轴的第一过流孔、中心孔、高压合金钢管内钻井液高压流道、钻头的第一射流孔和第一喷嘴喷出,进行水力辅助破岩;同时,输出轴带动钻头旋转,旋转的钻头和第一喷嘴喷出的钻井液共同作用,实现水力机械联合破岩,有效提高了钻进速度;未被加压的钻井液则经过过流通道、第二过流孔、容置空间和第二射流孔由第二喷嘴中喷出,清洁井底,携带岩屑,由此提高钻井效率。[0023]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】,并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本实用新型保护的范围。
【权利要求】
1.一种螺杆轴流式井下动力增压钻具,所述钻具包括有壳体,壳体内设有输出轴,所述输出轴上端通过联轴器与上方驱动部件连接,输出轴下部固定套设有钻头;其特征在于:所述输出轴与壳体之间、输出轴下部内设有钻井液过流通道,过流通道与钻头上部设有的容置空间连通;钻头下部设有第一喷嘴和第二喷嘴,所述第二喷嘴通过钻头上的第二射流孔与容置空间连通;所述输出轴内由下向上设有中心孔,中心孔上端设有与输出轴外壁导通的多个第一过流孔,输出轴下部与钻头之间连接有高压合金钢管,钢管内由下向上设有钻井液高压流道;所述中心孔底端通过高压合金钢管内钻井液高压流道、第一射流孔与第一喷嘴连通;位于壳体内的输出轴上套设有一轴流泵,所述轴流泵的进液处与钻井液过流通道连通,轴流泵的出液处与中心孔上端的第一过流孔导通,增压后的液体顺序通过第一过流孔、中心孔、高压合金钢管内钻井液高压流道和第一射流孔由第一喷嘴射出。
2.如权利要求1所述的螺杆轴流式井下动力增压钻具,其特征在于:所述井下钻具为螺杆钻具,所述上方驱动部件为螺杆马达,当钻井液经旁通阀进入马达,在马达的进、出口形成一定的压力差,推动马达转子绕马达定子的轴线旋转,并将转速和扭矩通过万向联轴器传递给输出轴,输出轴带动钻头旋转地同时带动轴流泵叶轮旋转,对部分钻井液进行加压。
【文档编号】E21B7/18GK203701966SQ201420077088
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】王志浩 申请人:中国石油大学(北京)
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