[發明專利]高頻扭振降粘工具

有效

• 申請號: 201910069785.0
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109667536B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 田家林;楊應林;宋豪林;楊琳;何虹志;胡學華
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

本發明涉及一種高頻扭振降粘工具，主要由上接頭外殼、分流套、沖擊錘、換向撥叉、沖擊閥體、保持架、定位卡環、射流噴嘴和轉換接頭組成。高頻扭振降粘工具工作時，鉆井液的液壓能轉換為工具的機械能，鉆井液通過上接頭外殼進入工具內部后，大部分鉆井液通過中心流道流出，部分流體通過分流套小孔進行分流，從中心流道流過的一部分鉆井液通過換向撥叉進行分流，通過工具內部的流道轉換，實現換向撥叉和沖擊錘的往復運動，沖擊錘往復碰撞沖擊閥體，產生周向往復沖擊載荷，最后通過轉換接頭將周向載荷向下傳遞。本發明的高頻扭振降粘工具可以緩解或消除鉆柱粘滑現象，加速鉆頭破巖，提高鉆井效率，節約鉆井成本。

技術領域

本發明涉及一種用于石油天然氣鉆井工程的高頻扭振降粘工具，尤其是適用于新型油氣資源開發的水平井以及分支井、大斜度井等結構井鉆進過程。

背景技術

在新型或賦存條件較差的油氣井資源開采過程中，鉆井工程面臨更為復雜的地層工作環境。總體而言，在現有井型中定向井、水平井、分支井占了較大部分比例的情況下，其朝著更深、更遠、更復雜的方向發展。基于這種情況，進行鉆井提速、井下狀態預測等技術的經濟效益、社會效益就顯得尤為突出，而進行對應的新型鉆井提速工具開發是鉆井提速技術的重要發展方向。在深井、超深井的鉆井作業中，由于地質巖層的可鉆性不同，巖石耐磨性強，鉆井情況復雜多樣，給鉆井工程帶了一系列的難題，如鉆頭壽命低、機械鉆速不高等，從而嚴重影響了整個鉆井工程的經濟效益。

在深井、超深井鉆井作業中，由于巖石抗壓強度和抗剪強度較大，從而導致了整個鉆柱系統常常會出現粘滑現象，即鉆頭在沒有足夠扭力破碎井底巖石的情況下，鉆頭會停止運動，此時轉盤仍按照之前的運動不變，從而導致鉆柱發生扭轉變形，直到扭矩變形積聚的能量足以破壞巖石，此時鉆頭轉速以高于轉盤數倍的轉速運動，直到下次遇到不易破碎的巖石，鉆頭又停止運動。鉆柱系統產生的粘滑現象導致PDC鉆頭急劇磨損，容易發生斷裂，脫落等問題，造成了PDC鉆頭的失效，此外，粘滑現象也會減少鉆柱的使用壽命，給整個鉆柱系統帶來大量的經濟損失。

發明內容

為了探索解決背景技術中所述的鉆柱粘滑現象，提高鉆井效率，降低鉆井成本，本發明提供了一種高頻扭振降粘工具。本發明的高頻扭振降粘工具工作時，通過工具內部的結構部件，將鉆井液的液壓能轉換為高頻扭振降粘工具的機械能，鉆井液進入高頻扭振降粘工具內部后，大部分鉆井液通過中心流道流出，部分流體通過分流套小孔進行分流，進入上接頭外殼與沖擊閥體之間的空腔，從中心流道流過的一部分鉆井液通過換向撥叉圓周上的小孔，進入沖擊錘和沖擊噶提之間的空腔，通過工具內部的流道轉換，實現換向撥叉和沖擊錘的往復運動，產生周向往復沖擊載荷，最后通過轉換接頭將高頻扭振降粘工具產生的周向載荷向下傳遞，加速鉆頭破巖。