[發明專利]基于機械裝置的多級水力加壓器

有效

• 申請號: 201710494672.6
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107091060B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 田家林;李居瑞;楊琳;朱志;李居良;張堂佳;林曉月;楊毅
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B19/086
• 分類號: E21B19/086
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種用于常規井眼、小井眼及微小井眼鉆井使用的基于機械裝置的多級水力加壓器，其技術方案為：上接頭、各級活塞缸和下接頭依次通過螺紋連接；水力加壓器上接頭下端與三級活塞缸采用螺紋連接；三級活塞缸、二級活塞缸與主活塞缸連接，三級活塞、二級活塞和主活塞分別安裝在相應缸體內；主活塞缸與主活塞桿之間通過安裝在缸體上的滾柱及開設在活塞桿上的鍵槽形成柔性連接；主活塞桿上端通過螺紋與主活塞連接，下端通過螺紋固定在下接頭上。該水力加壓器將泥漿動力轉化為軸向推力，從而給鉆頭施加恒定的鉆壓，可以提高鉆壓的傳遞效率，有效解決鉆井跳鉆、托壓等問題，延長鉆頭壽命，減少鉆具疲勞失效，提高鉆井效率。

技術領域

本發明涉及一種用于常規井眼、小井眼及微小井眼鉆井時使用的基于機械裝置的多級水力加壓器，可用于石油、天然氣開采過程中的井下作業。

背景技術

在石油天然氣鉆井作業時，常規井眼鉆井中施加鉆壓的方式是依靠鉆挺的重力向鉆頭施加鉆壓，進而實現鉆頭的破巖鉆進，這種傳統的剛性加壓方式存在許多不可避免的弊病，如送鉆不均勻、跳鉆、鉆具彎曲、托壓等，這些弊病不僅影響著機械鉆速，更易使鉆柱和鉆頭急劇磨損，嚴重影響著鉆頭及鉆具的壽命。

而小井眼、微小井眼鉆井是一種新興的高效率、低成本、低污染鉆井技術，在采用微小井眼鉆井時，由于使用的鉆柱或連續油管的直徑較小，材質比較柔軟，剛度不大，因此不能使用類似用鉆挺加壓的剛性加壓方式。特別是鉆大位移井和水平井時，由于鉆柱所受重力方向與井眼軸線方向有很大偏差，井壁差異以及巖屑上返困難等原因，造成鉆柱與井壁之間的摩擦阻力較大，導致鉆壓傳遞困難，因此需要借助水力加壓器將鉆井液的壓力轉化為軸向推力進行柔性加壓，向井底鉆頭提供穩定的軸向壓力。

現有的水力加壓器通過在缸體內安裝節流噴嘴或者在缸體下部安裝噴嘴短節實現節流作用，井下作業時，一旦噴嘴損壞或者阻塞，會造成加壓器無法工作、鉆井泵憋壓；現有水力加壓器主要通過六方鉆桿或者花鍵傳遞扭矩，在扭矩較大時，缸體與鉆桿或者內外花鍵配合面的接觸壓力較大，當配合間隙變大時易出現線接觸，造成鉆桿或花鍵卡死在缸體內。因此，通過上述方式進行工作的水力加壓器受到鉆井要求的限制，開發新型水力加壓器勢在必行。

發明內容

為解決背景技術中所述的油氣生產過程中的跳鉆、托壓、鉆壓傳遞困難以及現有水力加壓器噴嘴易損壞、易卡死等問題，實現鉆壓的有效傳遞，提高鉆井效率，本發明提供了一種基于機械裝置的多級水力加壓器。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：所述基于機械裝置的多級水力加壓器，由上接頭、密封圈a、三級活塞、三級活塞缸、密封圈b、密封圈c、二級活塞、二級活塞缸、密封圈d、主活塞、密封圈e、密封圈f、主活塞缸、主活塞桿、密封圈g、滾柱和下接頭組成，其特征在于：所述上接頭、三級活塞缸、二級活塞缸、主活塞缸和下接頭依次通過螺紋連接；所述三級活塞缸通過螺紋與上接頭下端相連，密封圈a、三級活塞、密封圈b依次安裝在三級活塞缸內部；所述二級活塞缸與三級活塞缸通過螺紋連接，密封圈c、二級活塞、密封圈d位于二級活塞缸內；所述主活塞缸位于二級活塞缸與下接頭之間，主活塞、和密封圈f、密封圈g、主活塞桿依次裝入主活塞缸內部；所述主活塞缸與主活塞桿之間通過安裝在缸體上的滾柱及開設在活塞桿上的鍵槽實現柔性連接；所述滾柱通過螺紋配合安裝在主活塞缸缸體上，周向均勻布置，數量為36件；所述主活塞桿與主活塞缸之間通過滾柱和鍵槽配合傳遞扭矩，主活塞桿與安裝在主缸體內的主活塞之間通過螺紋連接，并使用密封圈e實現密封；所述下接頭通過螺紋固定在主活塞桿下端，下接頭下端與鉆頭或其他井下工具相連；所述三級活塞、二級活塞和主活塞的行程相同，在三級活塞和二級活塞下端周向均勻設置有4個過流通道；所述三級活塞缸、二級活塞缸和主活塞缸缸體上周向均勻設置有阻尼孔使缸體下腔與井眼環空相連。