[發明專利]橫向振動減阻鉆井工具

在審

• 申請號: 201810883100.1
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN109025818A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 查春青;柳貢慧;李軍;汪偉;席巖
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/24;E21B4/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

本發明為一種橫向振動減阻鉆井工具，包括中空的工具殼體，所述工具殼體內同軸轉動套設中空的中心軸，所述中心軸的外壁與所述工具殼體的內壁之間呈徑向間隔設置構成鉆井液環空流道，所述鉆井液環空流道內位于所述中心軸的兩端設置能帶動所述中心軸轉動的驅動結構，所述中心軸的中部設置能轉動產生橫向振動的偏心部。該橫向振動減阻鉆井工具通過內部偏心部產生的橫向振動改善鉆柱與井壁之間的相對運動過程，降低鉆柱和井壁之間的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高機械鉆速。

技術領域

本發明涉及石油開發領域鉆井工具，尤其涉及一種橫向振動減阻鉆井工具。

背景技術

隨著現有鉆井技術的發展，水平井的勘探開發比例越來越高。在水平井的勘探開發過程中，鉆具由于重力作用緊貼在井壁上，使得鉆柱在鉆進過程中的摩擦阻力很大，較大的摩擦阻力會消耗很大一部分的鉆壓，使得鉆壓不能很好的施加到鉆頭處，嚴重影響鉆進，降低機械鉆速，限制水平井的延伸長度。

降低水平井的摩擦阻力是目前鉆井工程中所亟需解決的問題之一。為了解決該問題，國內外一些學者研制了水力振蕩器，該類工具主要是通過給鉆柱施加軸向的往復振動載荷，增加鉆柱和井壁之間的相對運動速度，通過降低鉆柱和井壁之間的摩擦系數來減小摩擦阻力。但是，大部分水力振蕩器是通過螺桿馬達帶動內部的配流盤轉動，工具的壓耗較大，在鉆井作業中，過高的壓耗會使得鉆頭處的水壓較小，影響鉆井液的攜巖及輔助破巖的能力，不利于鉆井作業。目前的水平井的水平長度一般都很長，采用一個水力振蕩器的減阻效果有限，由于過高壓耗問題，在鉆井過程中很難同時使用多個水力振蕩器，導致鉆井效率低下。

由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種橫向振動減阻鉆井工具，以克服現有技術的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種橫向振動減阻鉆井工具，克服現有技術中存在的鉆柱與井壁摩擦力大、機械鉆速低等問題，該橫向振動減阻鉆井工具通過內部偏心部產生的橫向振動改善鉆柱與井壁之間的相對運動過程，降低鉆柱和井壁之間的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高機械鉆速。

本發明的目的是這樣實現的，一種橫向振動減阻鉆井工具，包括中空的工具殼體，所述工具殼體內同軸轉動套設中空的中心軸，所述中心軸的外壁與所述工具殼體的內壁之間呈徑向間隔設置構成鉆井液環空流道，所述鉆井液環空流道內位于所述中心軸的兩端設置能帶動所述中心軸轉動的驅動結構，所述中心軸的中部設置能轉動產生橫向振動的偏心部。

在本發明的一較佳實施方式中，所述偏心部為所述中心軸的外壁上外凸設置的偏心錘結構。

在本發明的一較佳實施方式中，所述驅動結構包括所述中心軸的外壁一端設置的軸向固定的第一渦輪結構，所述驅動結構還包括所述中心軸的外壁另一端設置的軸向固定的第二渦輪結構。

在本發明的一較佳實施方式中，所述工具殼體內設置直徑呈減小設置的第一臺階部，所述第一渦輪結構靠近所述第一臺階部的一端軸向頂抵設置第一扶正軸承，所述第一扶正軸承和所述第一臺階部之間頂抵設置能軸向固定第一扶正軸承外圈的第一墊圈，所述中心軸上固定套設能軸向固定第一扶正軸承內圈的第一螺母；所述工具殼體內設置直徑呈減小設置的第二臺階部，所述中心軸的外壁上設置直徑呈增大設置的第三臺階部，所述第一渦輪結構的另一端軸向頂抵設置PDC止推軸承，PDC止推軸承外圈的另一端軸向頂抵于所述第二臺階部上，PDC止推軸承內圈的另一端軸向頂抵于所述第三臺階部上。

在本發明的一較佳實施方式中，所述工具殼體內設置直徑呈減小設置的第四臺階部，所述中心軸的外壁上與所述第四臺階部相對的位置設置直徑呈增大設置的第五臺階部，所述第二渦輪結構的一端軸向頂抵于所述第四臺階部和所述第五臺階部上，所述第二渦輪結構的另一端軸向頂抵設置第二扶正軸承，所述工具殼體內設置直徑呈減小設置的第六臺階部，所述第二扶正軸承和所述第六臺階部之間頂抵設置能軸向固定第二扶正軸承外圈的套筒，所述中心軸上固定套設能軸向固定第二扶正軸承內圈的第二螺母。