[發明專利]射流式扭轉沖擊鉆井工具

有效

• 申請號: 201310726252.8
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103774983A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 玄令超;管志川;劉永旺;張會增
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B1/38
• 分類號: E21B1/38;E21B7/24
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于石油工程領域，具體地，涉及一種通過射流元件產生左右交替射流、推動沖錘左右擺動碰撞沖擊傳動筒的扭轉沖擊鉆井機構，尤其涉及一種射流式扭轉沖擊鉆井工具。

背景技術

隨著國家對石油天然氣需求的不斷增多，石油天然氣鉆井深度一直在不斷延長。鉆井過程中遇到的硬質地層及復雜地層越來越多，常規鉆井方式的井底扭矩已不能滿足高效鉆井的要求，迫切需要一種新型鉆井方法和工具來提高井底扭矩和鉆速。實踐表明，扭轉沖擊鉆井技術可以有效增大井底扭矩的波動，提高扭矩的峰值，從而大幅度提高鉆頭破巖效率、提高鉆速。

附壁式雙穩射流元件是一種高效的左右交替射流發生裝置，該元件已經在旋沖鉆井工具(專利申請號：200810050991.9)中得到廣泛使用，已經證明了其在井下工作的可靠性，但在扭轉沖擊鉆井工具上還一直沒有得到應用。

目前國內已有的扭轉沖擊鉆井工具主要有兩種結構與原理：西南石油大學的扭轉沖擊鉆井工具(專利號：200910058083.9)使用螺桿提供動力，棘輪結構復雜易磨損，影響井下實際工作壽命；勝利鉆井院的扭沖工具(專利申請號：201010511421.2)主要是利用鉆井液高低壓區域轉換驅動沖錘左右擺動產生扭轉沖擊，結構較為復雜繁瑣，運動部件較多影響了工具的壽命及可靠性。

發明內容

為彌補現有鉆井技術的不足，本發明提供一種射流式扭轉沖擊鉆井工具，該工具通過射流元件產生左右交替的鉆井液射流，推動沖錘左右擺動沖擊碰撞沖擊傳動筒，進而引起鉆頭扭矩波動，實現增大井底扭矩峰值、減弱井底粘滑現象最終提高破巖效率。

為實現上述目的，本發明采用下述方案：

射流式扭轉沖擊鉆井工具，包括：上接頭、外殼體、浮閥、閥座分流板、射流元件、射流分流板、沖錘、沖擊傳動筒、彈簧；上接頭與外殼體固定連接，外科體與沖擊傳動筒固定，浮閥、閥座分流板、射流元件、射流分流板、彈簧位于外殼體內，沖錘設在沖擊傳動筒內；上接頭、外殼體、沖擊傳動筒傳遞常規鉆井鉆壓與扭矩并保護內部的元件；浮閥、彈簧和閥座分流板根據鉆井液總流量自動進行分流，保證參與射流和沖擊過程的流量基本不變；射流元件產生左右交替高頻高壓射流進入沖擊傳動筒內的空腔；沖擊傳動筒空腔內的沖錘在鉆井液交替射流推動下左右擺動產生碰撞沖擊，沖擊傳動筒將沖擊力以及鉆壓、扭矩傳遞到鉆頭。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1、本發明采用附壁式射流元件產生交替射流驅動沖錘左右擺動，沖錘碰撞沖擊傳動筒使井底扭矩產生大幅波動，是一種全新的扭轉沖擊鉆井理論與工具。

2、該工具鉆井與常規鉆井方式相比，提高了井底鉆頭扭矩平均值，并使井底鉆具扭矩在鉆進過程中高頻高幅波動，減弱了鉆頭粘滑現象，減少了憋鉆發生的可能性，提高了鉆井效率。

3、射流元件的交替射流變化頻率高、流速大，沖錘的加速運動更充分，由此產生的沖擊作用更快更強，提高了扭轉沖擊的作用效果。

4、限流閥可以根據鉆井液流量自動調節開啟程度，保證射流流量基本穩定，避免了對射流元件的過度沖蝕。

5、該鉆井工具活動部件很少，易損件少，正常工作壽命長，安全可靠性強。鉆井過程中，該工具對地面設施、鉆井管柱、鉆頭類型沒有特殊要求，施工人員的操作施工跟常規鉆井完全相同，有利于工具的推廣和使用。

附圖說明

圖1是本發明的射流式扭轉沖擊鉆井工具的結構示意圖(主剖視圖)；

圖2是閥座分流板結構示意圖；

圖3是射流元件結構全剖示意圖；

圖4是射流元件結構半剖示意圖；

圖5是圖1中A-A剖面示意圖；

圖6是圖1中B-B剖面示意圖；

圖7是沖擊傳動筒的結構半剖示意圖；

圖8是沖擊傳動筒的結構示意圖；

圖中：1、上接頭，2、外殼體，3、浮閥，4、閥座分流板，5、射流元件，6、射流分流板，7、沖錘，8、沖擊傳動筒，9、彈簧。

具體實施方式