[發明專利]深井硬地層鉆井提速裝置

有效

• 申請號: 201910988414.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110607988B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 王瑤;柳鶴;于志強;馮強;劉學松;李萍
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團有限公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B17/04;E21B17/042;F03B13/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 張文華

本發明涉及深井硬地層鉆井提速裝置，包括鉆桿接頭系統、高速旋轉剛體系統、渦輪；鉆桿接頭系統包括上接頭、下接頭和外筒；高速旋轉剛體系統包括芯軸、控制力矩剛體、固定卡箍，芯軸一端通過一對耐磨擋圈與上接頭實現相對運動，芯軸另一端與所述渦輪固定連接，所述控制力矩剛體環繞設置在所述芯軸外圍，且控制力矩剛體一端設有若干凹槽，凹槽與所述固定卡箍上的凸出鍵體相咬合，固定卡箍環繞固定卡設在所述芯軸的縮頸處，軸封座與所述固定卡箍之間設有第一軸承，所述控制力矩剛體與上接頭之間設有第二軸承；鉆井液由上接頭內經芯軸流過渦輪，渦輪轉動帶動芯軸及控制力矩剛體轉動。本發明能夠在深井硬地層鉆井過程中提高鉆井效率。

技術領域

本發明屬于石油鉆井技術領域，尤其涉及深井硬地層鉆井提速裝置。

背景技術

隨著石油鉆井技術的發展，深井、超深井技術已成為石油鉆井研究的重點方面。較深地層巖石質地堅硬，鉆井過程中鉆頭受到動態不均衡力較大，使鉆頭產生跳動、渦動等現象，鉆頭渦動使切削齒運動方向與切削面不斷變化，進而使切削齒受到不規則的交變載荷和沖擊載荷，這種鉆進方式對PDC鉆頭有效切削巖層是有害的，嚴重影響鉆井效率、降低鉆頭壽命。而目前廣泛采用的扭沖、垂沖提速工具針對一般硬質地層效果較明顯，但是因為無法提供更高的沖擊頻率，隨著地層硬度增加工具提速效果減弱。

因此，基于這些問題，提供一種能夠在深井硬地層鉆井過程中提高鉆井效率，增加鉆頭壽命的提速裝置，具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠在深井硬地層鉆井過程中提高鉆井效率，增加鉆頭壽命的提速裝置。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

深井硬地層鉆井提速裝置，包括鉆桿接頭系統、高速旋轉剛體系統、渦輪；

所述鉆桿接頭系統包括上接頭、下接頭和外筒，所述上接頭一端與外筒一端固定連接，所述下接頭一端和外筒另一端分別與軸封座固定連接；

所述高速旋轉剛體系統包括芯軸、控制力矩剛體、固定卡箍，所述芯軸一端通過一對耐磨擋圈與上接頭實現相對運動，所述芯軸另一端與所述渦輪固定連接，所述控制力矩剛體環繞設置在所述芯軸外圍，且控制力矩剛體一端設有若干凹槽，所述凹槽與所述固定卡箍上的凸出鍵體相咬合，所述固定卡箍環繞固定卡設在所述芯軸的縮頸處，所述軸封座與所述固定卡箍之間設有第一軸承，所述控制力矩剛體與上接頭之間設有第二軸承；

所述芯軸、控制力矩剛體、渦輪均位于所述鉆桿接頭系統形成的筒體內部，且鉆井液由上接頭內經芯軸流過渦輪，帶動渦輪旋轉，所述渦輪轉動帶動所述芯軸及控制力矩剛體轉動。

進一步的，所述上接頭側壁上設有注油孔，所述注油孔連接油路，潤滑油通過油路進入第二軸承，且注油孔上設有注油孔蓋。

進一步的，所述上接頭上設有排液通道，所述排液通道將由耐磨擋圈滲出的鉆井液排出，且排液通道出口處設有單流密封圈。

進一步的，所述耐磨擋圈與芯軸之間設有碟簧。

進一步的，所述耐磨擋圈為環形“凸”字型結構，且所述耐磨擋圈側壁分別與所述上接頭內側壁、芯軸內側壁通過密封圈連接。

進一步的，所述固定卡箍由兩個半圓環形卡箍組成，且兩個半圓環形卡箍通過螺栓緊固。

進一步的，所述上接頭與第二軸承之間、所述軸封座與第一軸承之間均設有軸密封圈。

進一步的，所述上接頭一端與外筒一端通過螺紋連接，所述下接頭一端和外筒另一端分別與軸封座通過螺紋連接，且螺紋連接處均設有密封圈。

本發明的優點和積極效果是：