[發(fā)明專利]脈動沖擊產(chǎn)生機(jī)構(gòu)及含有該產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的中心差壓鉆頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710041423.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106703701A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉永旺;管志川;呼懷剛;王慶;張波;許玉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(華東)
• 主分類號: E21B10/38
• 分類號: E21B10/38;E21B10/26;E21B10/00
• 代理公司: 青島聯(lián)信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所37227
• 代理人: 苗彩娟,王月玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及鉆井工具，具體地說，涉及一種脈動沖擊產(chǎn)生機(jī)構(gòu)及含有該產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的中心差壓鉆頭。

背景技術(shù)

隨著油氣勘探向更深、更硬地層的發(fā)展，對鉆井的要求也越來越高，提高鉆井速度越來越受到人們重視。通過提前釋放巖層應(yīng)力改變所鉆地層應(yīng)力場的方法來提高機(jī)械鉆速是最有效的提速手段，目前國內(nèi)外專家學(xué)者通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)這種方法。第一種方式是以鉆井液的水力能量為基礎(chǔ)釋放地層應(yīng)力，該方式以高壓脈沖射流、空化脈沖射流和磨料脈沖射流等技術(shù)為代表。以水力能量為基礎(chǔ)釋放地層應(yīng)力的方式需要在鉆頭上方加裝專用工具，在一定程度上加大了對鉆井液能量的消耗，同時還需要考慮到所加裝專用工具的安全可靠性。第二種方式是通過改變鉆頭與井底的接觸形狀從而改變破巖時的應(yīng)力場，以Kyme ra組合式鉆頭和隨鉆擴(kuò)眼鉆頭為代表。利用改變鉆頭與井底的接觸形狀來釋放所鉆巖層應(yīng)力的方式，只需要通過優(yōu)化設(shè)計鉆頭就可以達(dá)到減小井底巖層應(yīng)力的目的，其發(fā)展前景廣闊。然而Kymera組合式鉆頭和隨鉆擴(kuò)眼鉆頭在鉆進(jìn)夾層過程中，由于無法自動調(diào)節(jié)鉆壓，領(lǐng)眼鉆頭易出現(xiàn)崩齒、磨損加大等情況，導(dǎo)致其使用壽命降低，因此未能達(dá)到此類鉆頭最佳的提速效果。

公開號為CN105443041A的中國發(fā)明專利申請公開了一種差壓式鉆頭，具體公開了以下特征：差壓式鉆頭包括轉(zhuǎn)換接頭、傳液傳力短接、擴(kuò)眼鉆頭、蓄力彈簧、領(lǐng)眼鉆頭；轉(zhuǎn)換接頭、傳液傳力短接與領(lǐng)眼鉆頭螺紋連接成一體；擴(kuò)眼鉆頭位于轉(zhuǎn)換接頭與領(lǐng)眼鉆頭之間，安裝于傳液傳力短接外側(cè)；擴(kuò)眼鉆頭與轉(zhuǎn)換接頭、傳液傳力短接、領(lǐng)眼鉆頭構(gòu)成的整體可實(shí)現(xiàn)軸向相對運(yùn)動；蓄力彈簧安裝于傳液傳力短接中部，蓄力彈簧用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)眼鉆頭與轉(zhuǎn)換接頭、傳液傳力短接、領(lǐng)眼鉆頭構(gòu)成的整體之間彈力的儲備及相對位置的恢復(fù)。本發(fā)明原理及結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，用于防斜打直時可以保證小鉆壓快速鉆進(jìn)，提高易斜地層直井鉆進(jìn)效率；鉆井過程中與常規(guī)鉆井完全相同，有利于推廣和使用。

公開號為CN105317377A的中國發(fā)明專利申請公開了一種中心差壓式鉆頭，具體公開了以下特征：中心差壓式鉆頭包括擴(kuò)眼鉆頭、壓力調(diào)節(jié)彈簧、分流傳力總成、領(lǐng)眼鉆頭；領(lǐng)眼鉆頭與分流傳力總成連接成一體，安裝于擴(kuò)眼鉆頭的軸向傳扭孔內(nèi)，領(lǐng)眼鉆頭凸出于擴(kuò)眼鉆頭冠部；壓力調(diào)節(jié)彈簧設(shè)于分流傳力總成頂端與擴(kuò)眼鉆頭接頭下端之間；擴(kuò)眼鉆頭可以設(shè)置一級或者多級。本發(fā)明原理及結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，可應(yīng)用于各種地層，其使用效果在多夾層地層中更佳；可以與脈沖射流發(fā)生裝置一起使用，進(jìn)一步提高鉆井速度；鉆井過程中，操作施工跟常規(guī)鉆井完全相同，對地面設(shè)施、鉆井管柱、鉆頭類型沒有特殊要求，有利于鉆頭的推廣和使用。

上述兩件發(fā)明專利申請公開的差壓式鉆頭均利用承受大部分鉆壓的領(lǐng)眼鉆頭提前破巖鉆出小直徑井眼，承擔(dān)另外一部分鉆壓的擴(kuò)眼鉆頭將已鉆出的小直徑井眼擴(kuò)孔，利用領(lǐng)眼鉆頭與擴(kuò)眼鉆頭間的彈簧將領(lǐng)眼鉆頭與擴(kuò)眼鉆頭鉆壓分配調(diào)整至最佳、將鉆井速度控制至最合理，進(jìn)而達(dá)到提高鉆井速度的目的，室內(nèi)試驗驗證該類鉆頭可以大幅度提高鉆井速度，提速效果在多夾層地層尤為突出。但該類鉆頭的鉆井效果還未能獲得最佳提升，若能夠在此類鉆頭上實(shí)施其他提速方案，鉆井速度有望進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供了一種脈動沖擊產(chǎn)生機(jī)構(gòu)及含有該產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的中心差壓鉆頭，該鉆頭實(shí)現(xiàn)領(lǐng)眼鉆頭旋沖鉆進(jìn)的同時，減少領(lǐng)眼鉆頭和擴(kuò)眼鉆頭巖屑的壓持效應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)鉆頭、提高鉆頭壽命和鉆井速度的目的，進(jìn)一步提高鉆井效果。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種脈動沖擊產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，包括依次放置的扶正元件、驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件和節(jié)流元件，扶正元件、驅(qū)動元件和轉(zhuǎn)動元件依次連接，節(jié)流元件與轉(zhuǎn)動元件間隙配合，扶正元件和節(jié)流元件上均設(shè)有用于鉆井液流通的過流通道，驅(qū)動元件驅(qū)動轉(zhuǎn)動元件轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動元件與節(jié)流元件上的過流通道相對運(yùn)動。

優(yōu)選的，當(dāng)轉(zhuǎn)動元件與節(jié)流元件上的過流通道重合時，節(jié)流元件上的過流通道中鉆井液過流量減小，當(dāng)轉(zhuǎn)動元件與節(jié)流元件上的過流通道不重合時，節(jié)流元件上的過流通道中鉆井液過流量增加。