[發明專利]鉆井裝置

在審

• 申請號: 201410302563.6
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN105298380A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 馬東軍;陶興華;胡彥峰;劉鵬;張海平;郭瑞昌;張仁龍;索忠偉;王甲昌;胡越發;涂玉林
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B1/00
• 分類號: E21B1/00;E21B7/24
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

本發明公開了一種鉆井裝置，其包括鉆頭和與鉆頭連接的高頻沖擊輔助鉆井機構，所述高頻沖擊輔助鉆井機構每秒至少產生10000次的高頻低幅沖擊動作以輔助鉆頭鉆井。所述高頻沖擊輔助鉆井機構包括與鉆頭連接的連接筒，所述連接筒內設有高頻振動發生器和轉換器，所述轉換器將高頻振動發生器產生的高頻機械振動轉換為高頻低幅沖擊后傳遞給鉆頭。該鉆井裝置不僅能夠提高鉆速而且能夠延長工具的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種油氣田勘探與開發技術領域，具體涉及一種采用高頻沖擊來輔助鉆井的鉆井裝置。

背景技術

鉆井工程是通過鉆井工具和鉆井技術建立地面與地下油藏的通道。目前鉆井工程主要應用于石油、天然氣、地熱、地下水、井鹽等資源的開采。隨著油氣勘探開發的深入，鉆井深度越來越深，難度越來越大，特別是深井、超深井存在著機械鉆速低、鉆井周期長、鉆井費用高等問題，對鉆井技術本身提出了更高的要求。

針對以上問題，提出了旋轉沖擊鉆井技術。它是在常規鉆井基礎上發展起來的一項鉆井新技術，其通過液動射流式沖擊器來實現旋沖鉆井。旋轉沖擊鉆井技術的原理是在鉆頭上部增加一個液動沖擊器，在鉆進過程中，鉆頭在一定鉆壓下隨鉆柱旋轉，同時還受到來自液動沖擊器的沖擊力，在旋轉和沖擊聯合作用下破碎巖石，因此可以大幅度提高鉆井速度。但是由于該旋轉沖擊屬于機械沖擊，單次沖擊功和沖擊力均較大，容易導致射流元件的沖蝕，同時活動部件易損壞，造成工具的使用壽命縮短，因此在一定程度上限制了該技術的應用。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題是，提供一種不僅能夠提高鉆速而且能夠延長工具的使用壽命的鉆井裝置。

針對該問題的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的鉆井裝置，包括鉆頭和與鉆頭連接的高頻沖擊輔助鉆井機構，所述高頻沖擊輔助鉆井機構每秒至少產生10000次的高頻低幅沖擊動作以輔助鉆頭鉆井。

與現有技術相比，本發明的鉆井裝置具有以下優點。通過高頻沖擊輔助鉆井機構產生的高頻低幅沖擊動作輔助鉆頭進行鉆井，不僅能達到提高機械鉆速的目的，而且由于高頻沖擊輔助鉆井機構產生的高頻低幅沖擊對鉆頭等鉆井工具的影響比較小，因此能夠延長工具的使用壽命。說明的是，本發明中的高頻低幅沖擊中的“高頻”是相對現有技術中比較低的沖擊頻次(例如每秒幾十次或幾百次以下)而且是結合不同的鉆井環境和地層的效果而言，能夠達到本發明的技術效果?！暗头敝饕窍鄬ΜF有技術中“單次沖擊功和沖擊力均較大”來說，“低幅”沖擊的單次沖擊屬于小幅度的沖擊動作，單次沖擊功和沖擊力均較小。因此，本發明中的高頻低幅沖擊屬于高頻次、小幅度的沖擊，作用在鉆頭上時既能達到提高機械鉆速的目的，單次沖擊力小又能保證工具例如鉆頭有較長的使用時間。

在一個實施例中，所述高頻沖擊輔助鉆井機構包括與鉆頭連接的連接筒，所述連接筒內設有高頻振動發生器和轉換器，所述轉換器將高頻振動發生器產生的高頻機械振動轉換為高頻低幅沖擊后傳遞給鉆頭。由于鉆井的井下環境比較復雜，因此采用連接筒能夠對其內的高頻振動發生器以及轉換器起到保護作用。另外，該高頻沖擊輔助鉆井機構的零部件相對比較少，結構比較簡單，不容易出現故障，方便用于井下。

在一個優選的實施例中，所述高頻沖擊每秒至少產生20000次的沖擊動作。20000次以上的沖擊相當于超聲波的振動范圍，這樣高頻次的沖擊能夠很好地提高鉆井速度。

在一個優選的實施例中，所述高頻沖擊輔助鉆井機構為超聲波輔助鉆井機構，其包括與鉆頭連接的連接筒，所述連接筒內設有超聲波驅動電源、高頻振動發生器和轉換器，經過超聲波驅動電源、高頻振動發生器和轉換器將轉換后的高頻低幅沖擊傳遞給鉆頭。由于目前對超聲波的研究比較多，對于超聲波的設備和技術相對比較熟悉，將超聲波應用于鉆井更容易實現提高鉆速的目的和達到更方便控制的技術效果。