[發明專利]液旋前導器

有效

• 申請號: 201410117296.5
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103850651A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 李長權;景真;周東;景蕊平
• 申請（專利權）人: 北京金工萬邦石油技術開發有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 郎堅

技術領域

本發明一般地涉及石油、天然氣鉆探工具領域。具體來說，涉及一種具有硼化金剛石復合片（PDBC）液旋前導器的全新鉆井工具以及一種新型鉆井方法。

背景技術

在石油、天然氣鉆探過程中，目前廣泛采用普通的PDC（即Polycrystalline?Diamond?Compact的英文縮寫，聚晶金剛石復合片）鉆頭。

PDC鉆頭是鉆井工業界的一項重要技術成就，在石油鉆頭方面是繼牙輪鉆頭之后的一次技術突破。鉆井實踐表明，PDC鉆頭工作平穩，鉆速高，壽命長，鉆頭事故少，可大幅度降低鉆井成本，提高鉆井的整體經濟效益，在鉆井界倍受青睞。PDC鉆頭是一種鉆井速度快、使用壽命長、工作穩定性好的高效破巖工具，但隨著石油勘探開發向深部地層的推進，硬地層、復雜地層的增多和鉆具結構的復雜度增加。常規鉆具和鉆井方法的性能不能滿足特定的使用要求。

首先，對于較硬或極硬地層，常規PDC鉆頭的不足之處在于：鉆頭切削刃的金剛石復合片在極硬地層中的工作效果不好，性能不能滿足使用要求，鉆井速度慢，此時金剛石齒容易先期破損，這會加速PDC鉆頭的破壞和失效，導致鉆頭使用壽命短。

其次，目前在鉆井作業中使用的各類旋沖或沖旋工具只能產生軸向沖擊力，不但不會解決鉆頭粘滑、卡鉆現象，加劇的不穩定鉆進反而會縮短鉆頭壽命。其中現有技術中的扭轉沖擊發生器（專利號：US?6742609B2?）采用渦輪驅動沖擊錘產生高頻扭轉沖擊，西南石油大學的扭轉沖擊鉆井工具（專利申請號：200910058083.9）利用螺桿鉆具驅動沖擊錘，這兩種鉆井工具易損件多、消耗的壓降大。

發明內容

本發明克服現有技術存在的上述不足，提供一種在鉆井過程中使用的液旋前導器，并提出了一種新型鉆井方法。

為了解決上述存在的技術問題，本發明采用了以下方案：

一種液旋前導器，包括依次連接的固定動力環、沖擊回轉輪、花瓣環、沖擊套和前導頭：

所述前導頭具有多個刀翼，所述刀翼上有多個齒，每個刀翼前面有噴嘴，

所述沖擊套與固定連接動力環和前導頭固定連接，

所述沖擊回轉輪的上下兩個軸分別位于固定動力環的下中心孔和花瓣環的上中心孔內，

所述固定動力環可產生連續動力，

所述沖擊回轉輪可產生交變的高頻周向沖擊力，

所述液旋前導器內部具有上沖擊腔和下沖擊腔，所述上沖擊腔和下沖擊腔均可產生向下的軸向沖擊力。

進一步地，所述齒的材料為硼化金剛石復合片。

作為優選，所述前導頭的冠部形狀曲線模型為：

——為液旋前導器外錐拋物線參數，；

其中，

——為液旋前導器公稱外半徑；

——為冠頂半徑（圓弧圓心及拋物線軸線所在半徑）；

——為冠頂圓弧半徑；

——為液旋前導器的內錐深度；

——為外錐高度；

——為內錐直線斜率。

作為優選，所述齒的齒前角為20至25度。

作為優選，所述前導頭上刀翼的數量為4至9個。

作為優選，每個刀翼前面的噴嘴數量為1或2個。

作為優選，所述齒的刃長為13.44毫米。

作為優選，所述上沖擊腔的直徑D1為60至120毫米，所述上沖擊腔的高度H1為0.35D1至0.4D1。

作為優選，所述下沖擊腔的直徑D2為50至95毫米，所述下沖擊腔的高度H2為0.7D2至0.9D2。

一種使用液旋前導器進行鉆井的方法，包括步驟：

將液旋前導器的上部連接至上部鉆具，使液旋前導器隨著上部鉆具一起轉動，

鉆井液流入固定動力環，產生連續動力，

鉆井液流經沖擊回轉輪，產生交變的高頻周向沖擊力，

鉆井液流經花瓣環，

鉆井液進入上沖擊腔，在上沖擊腔內產生向下的第一軸向沖擊力，

鉆井液流過前導頭的主中心孔，

鉆井液進入下沖擊腔，在下沖擊腔內產生向下的第二軸向沖擊力，

所述第一沖擊力、第二沖擊力，以及所述交變的高頻周向沖擊力均經前導頭傳遞到所述齒，作用于井底巖石。

本發明的有益效果在于：