[實(shí)用新型]鉆井力矩平衡器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220556815.4
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203066856U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪元武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 倪元武
• 主分類號(hào): E21B4/02
• 分類號(hào): E21B4/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及一種鉆井裝備，具體的是涉及一種井下步進(jìn)式鉆井所需的鉆井力矩平衡器。?

背景技術(shù)：

提取地殼深層的礦產(chǎn)和熱能均涉及鉆深井。目前鉆深井均是動(dòng)力在地面，通過(guò)數(shù)千米的鉆桿將扭距和壓力傳到深井底部的鉆頭。即使很粗的鋼管也都扭成麻花，大量能量消耗在鉆桿的扭曲變形。致使深井的鉆井效率很低，成本高得驚人，鉆桿重量數(shù)百噸，井架巨大，動(dòng)力巨大。目前鉆斜井的動(dòng)力可采用井下的泥漿馬達(dá)，但其鉆頭的力矩靠彎曲的長(zhǎng)鉆桿在彎曲的井壁上的扭力來(lái)平衡，其鉆井效率仍然較低，而且在直井中難以運(yùn)用。能否利用泥漿的壓力，在鉆頭附近產(chǎn)生力矩，平衡鉆頭占孔的扭距。在鉆頭鉆進(jìn)若干米深后，平衡扭距的裝置再跟進(jìn)若干米，形成步進(jìn)式鉆井。這樣鉆深井的成本將大幅降低，效率將大大提高。這樣，泥漿馬達(dá)不僅可用于鉆斜井，也可用于鉆直井。?

此項(xiàng)各國(guó)均有探索，但因在深井的鉆頭附近產(chǎn)生平衡力矩困難，沒(méi)能解決此項(xiàng)技術(shù)。?

實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型就是針對(duì)上述問(wèn)題和現(xiàn)有技術(shù)提出的一種：利用通用的泥漿馬達(dá)做動(dòng)力時(shí)，利用泥漿馬達(dá)的內(nèi)外壓降制成鉆井力矩平衡器，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式鉆井的新途徑。?

本實(shí)用新型為解決上述問(wèn)題采取的方案：包括殼體，殼體上端與鉆桿相連，殼體內(nèi)腔固定有導(dǎo)向件，導(dǎo)向件的上部設(shè)有泥漿通道，導(dǎo)向件內(nèi)腔截面為非完整圓，導(dǎo)向件內(nèi)腔套裝步進(jìn)桿，步進(jìn)桿的下端與泥漿馬達(dá)相連，步進(jìn)桿可在導(dǎo)向件內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，殼體的側(cè)面設(shè)置有多排只能伸縮的壓頭。?

按上述方案，所述步進(jìn)桿與殼體下端設(shè)有密封件，此密封件同于泥漿馬達(dá)與鉆頭之間的動(dòng)態(tài)密封，此密封允許步進(jìn)桿伸出和回入殼體。?

按上述方案，步進(jìn)桿能隨泥漿馬達(dá)的鉆進(jìn)下伸，當(dāng)步進(jìn)桿伸到底時(shí)，殼體內(nèi)泥漿壓強(qiáng)減小，壓頭從井壁縮回，鉆井力矩平衡器靠重力跟進(jìn)下降直達(dá)泥漿馬達(dá)的上部，此時(shí)步進(jìn)桿又回到殼體內(nèi)起始位置，等待下一次步進(jìn)。?

按上述方案，所述殼體為中空得圓柱體，其上下端直徑略大于中部，但比井壁孔略小，上下端與中部剛性連成一體。?

按上述方案，所述壓頭在殼體的配合孔內(nèi)，能在孔內(nèi)滑動(dòng)。?

按上述方案，所述壓頭與殼體側(cè)壁通過(guò)彈性件相連，彈性件與壓頭固死，彈性件的另一端與殼體側(cè)壁固死。?

按上述方案，所述彈性件由不透氣的彈性材料制成。?

按上述方案，所述壓頭采用耐磨、耐壓、摩擦系數(shù)高的剎車材料制成。?

本實(shí)用新型的工作原理：鉆井力矩平衡器按裝在鉆桿與泥漿馬達(dá)之間，鉆井力矩平衡器的步進(jìn)桿的下端與泥漿馬達(dá)連接，殼體的上端與鉆桿連接；當(dāng)接通地面泥漿機(jī)時(shí)，殼體內(nèi)腔的壓強(qiáng)增高，多排壓頭在壓力的作用下壓向井壁，緊緊抓住井壁，在井下形成鉆井所需的平衡力矩。此時(shí)鉆頭不斷鉆進(jìn)，步進(jìn)桿不斷下伸，當(dāng)鉆到井底7即步進(jìn)桿伸到底時(shí)，停止供給泥漿高壓，此時(shí)殼體內(nèi)的壓強(qiáng)下降，壓頭縮回，力矩平衡器靠自身及鉆桿的重量下降，一直降到泥漿馬達(dá)的上部，等待下一次的鉆進(jìn)。壓頭對(duì)井壁的壓力來(lái)自力矩平衡器殼體內(nèi)的壓力。力矩平衡器殼體內(nèi)泥漿的壓強(qiáng)大于殼體外泥漿的壓強(qiáng)，其壓強(qiáng)差即為泥漿馬達(dá)的壓降，此壓降可近于5MPa。這樣，鉆井力距平衡器就與泥漿馬達(dá)組成井下步進(jìn)式泥漿馬達(dá)，進(jìn)行井下步進(jìn)式鉆井。?

此實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：?

1.動(dòng)力和扭矩平衡均在井下，鉆桿不必承受巨大的扭矩，對(duì)鉆桿承力的強(qiáng)度大幅減小。從而可大幅減小鉆桿的尺寸和重量，從而大幅減小井架的尺寸和重量。屆時(shí)，用3km的井架有可能鉆5km的深井。?

2.動(dòng)力和扭矩平衡均在井下，可省去大量用于鉆桿扭曲變形的功，故可省去井架上帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)的大量動(dòng)力。?

3.動(dòng)力和扭矩平衡均在井下，且是利用泥漿的液壓做動(dòng)力。對(duì)于液壓傳動(dòng)，即使傳到數(shù)千米深井下，也與淺井處的液壓動(dòng)力相近。所以數(shù)千米深處鉆井的力度和效率與鉆淺井接近。從而大大提高鉆深井的效率，降低鉆深井的成本，減短鉆深井的周期。?

4.因泥漿馬達(dá)緊靠力矩平衡器，故無(wú)需靠彎曲的長(zhǎng)鉆桿在斜井井壁上產(chǎn)生平衡力矩。所以此步進(jìn)泥漿馬達(dá)也能用于鉆直井。?

附圖說(shuō)明

附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加以詳細(xì)說(shuō)明?