[發明專利]一種提高油氣井鉆井速度的裝置

有效

• 申請號: 201410153115.4
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN103899250A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 劉永旺;管志川
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;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，涉及一種石油、天然氣鉆井作業中的井下破巖鉆進裝置，尤其涉及一種提高油氣井鉆井速度的裝置。

背景技術

深井或硬地層鉆井速度慢的問題一直制約著石油天然氣資源的進一步開發，石油工作者開發出了多種井下工具或裝置來提高鉆井的效率，包括井下動力鉆具、井下旋轉沖擊鉆井工具、井下扭轉沖擊鉆井工具、井下流體射流發生裝置、井下脈沖射流發射裝置等。現場應用結果表明，這些工具在一定條件下均能夠起到提高鉆井速度的作用。然而，分析發現，雖然這些工具提速的機理各異，但這些工具存在共同特點，即工具發揮其作用的能量源均來源于鉆井循環介質，并且提速的機理較為單一。鉆井實踐得出：隨著井深的增加，鉆井循環介質壓耗增大。在極深的井，甚至出現循環介質僅能滿足循環攜巖而無其他能量的現象。可想而知，在這種井內，上述所提的工具或裝置工作狀態會大受影響，極可能出現無法工作甚至影響鉆井作業進行的可能。另外，地下巖層各異，要想提高其鉆進速度，采用的方法方式存在差異，同一種提速機理很難適用于多種地層。因此，探尋井下工具提速能量新來源，并研發利用新能源且協同多種提速機理聯合作用的井下提速工具是非常有意義的。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提供一種提高油氣井鉆井速度的裝置，該裝置可以同時引入環空流體增大井底鉆井液排量、引入鉆井液以外的能量—鉆柱振動的能量、實現脈沖射流調制，既可以提高破巖效率，又可以增強井底攜巖效果，從而提高鉆進速度。

為實現上述目的，本發明采用下述方案：

提高油氣井鉆井速度的裝置，包括：芯軸體、花鍵外筒、彈簧保護筒、彈簧總成、彈簧下封堵接頭、活塞總成、增壓總成外筒；芯軸體與活塞總成螺紋連接；花鍵外筒、彈簧保護筒、彈簧下封堵接頭、增壓總成外筒通過螺紋連接；彈簧總成置于彈簧保護筒內。

相對于現有技術，本發明具有如下的有益效果：

1、該裝置工作的能量來源于鉆柱振動，能量隨著井深的增加而增加，且裝置的工作過程減小了振動的危害作用；裝置的工作對鉆井液的循環不構成影響，即使工具失效，鉆井作業亦可繼續進行；

2、裝置實現了增大井底鉆井液排量，引入環空流體，引入鉆井液以外的能量以及實現脈沖射流調制的目的，即可以提高破巖效率，又可以增強井底攜巖效果；

3、該裝置結構簡單、性能穩定，使用過程不會為鉆井作業帶來其他方面的風險；

4、該裝置不需要改變鉆柱的結構，與應用鉆頭類型無關，適用范圍廣，方便推廣及應用。

附圖說明

圖1是提高油氣井鉆井速度的裝置的結構示意圖；

圖2是芯軸體結構圖；

圖3是增壓總成外筒結構圖；

圖4是圖1中的A-A剖面示意圖；

圖5是圖1中的B-B剖面示意圖；

圖6是圖1中的C-C剖面示意圖；

圖7是圖1中的D-D剖面示意圖；

圖8是圖1中的E-E剖面示意圖；

圖9是活塞體結構圖；

圖中：1、芯軸體，2、防沖擊密封端蓋，3、花鍵腔密封總成，4、花鍵外筒，5、注油孔，6、限位環，7、彈簧保護筒，8、彈簧總成，9、彈簧腔密封總成，10、環空流體入口單向閥，11、彈簧下封堵接頭，12、增壓缸套密封，13、活塞體密封總成，14、活塞總成，15、環空流體出口單向閥，16、鉆具內孔單向閥，17、增壓總成外筒，18、增壓缸套，19、花鍵潤滑液腔，20、彈簧潤滑液腔，21、排氣孔，22、環空流體入口過流壓緊頭，23、環空流體入口流道，24、環空鉆井液儲存腔，25、環空流體出口流道，26大排量流體射流脈動增壓調制腔。

具體實施方式

如圖1所示，提高油氣井鉆井速度的裝置，包括：芯軸體1、花鍵外筒4、彈簧保護筒7、彈簧總成8、彈簧下封堵接頭11、活塞總成14、增壓總成外筒17；芯軸體1與活塞總成14螺紋連接；花鍵外筒4、彈簧保護筒7、彈簧下封堵接頭11、增壓總成外筒17通過螺紋連接；彈簧總成8置于彈簧保護筒7內。