[發明專利]一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具

有效

• 申請號: 202011303684.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112647838B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 石昌帥;王澳;祝效華;程飛龍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;F03B13/02;F16K1/00;F16K31/524
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 葉斌

本發明為一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具。其結構主要包括上接頭、流體入口錐、彈簧、新型閥、套筒、圓柱凸輪、外殼、心軸、渦輪、下接頭；上接頭、外殼、下接頭依次通過螺紋連接；流體入口錐、新型閥口套、新型閥套依次通過螺紋連接；新型閥與新型閥套之間安裝有彈簧，并在新型閥下方形成新型閥壓力室，允許先入次流體進入激活新型閥；渦輪帶動心軸上的圓柱凸輪旋轉，使與圓柱凸輪相配合的套筒上下運動，推動新型閥上下移動，關閉或開啟新型閥孔，從而引起過流面積的改變，在鉆柱中形成周期的脈沖振蕩；本發明可有效解決現有長水平、大斜度及多分支水平井等非常規井鉆井摩擦大，造成的托壓、粘卡等問題。

技術領域

本發明涉及一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具，屬石油、天然氣開采鉆井工具技術領域。

背景技術

由于石油資源緊缺和較大的需求量，石油開采技術也隨之發展，以適應較大開采難度的具有復雜井身結構的油井和數量較大的長水平、大斜度及多分支水平井。許多新型鉆井工具也隨之被研發使用，使復雜、非常規的鉆探成為可能。在長水平、大斜度及多分支水平井中，井眼軌跡復雜，鉆柱與井壁之間的摩擦比常規豎井更大，導致托壓、卡鉆現象的出現，降低了鉆井效率，延長開發周期。在滑動鉆進過程中，鉆柱與井壁之間保持相對靜止的狀態，靜摩擦力比動摩擦力大，所以可以考慮將較大的靜摩擦力轉換為較小的動摩擦力，基于此鉆井應用工具水力震蕩器被研發和使用于鉆采作業中，使鉆具在軸向上產生周期性的振動，將靜摩擦轉換動摩擦，用于減少摩阻、增加水平進尺和提升鉆速，以縮短鉆井周期。

現有的鉆井應用工具水力震蕩器中：螺桿動力水力振蕩器具有技術成熟、工作穩定和可靠等優點，但磨損嚴重且不耐高溫；葉片動力水力振蕩器具有結構簡單、壓降小等優點，但震蕩力太小，工作不可靠；渦輪動力水力振蕩器具有工作可靠、耐高溫和壓降小等優點，是水力振蕩器發展的方向。閥控配流技術和配套鉆進工藝對水力振蕩器減阻效果影響大。傳統閥片產生的脈沖幅值和頻率難以穩定，且現有水力振蕩器大多使用閥盤單一，在使用過程中動閥盤和定閥盤出現磨損嚴重現象，閥盤和閥片在流量脈沖的情況下沖蝕現象嚴重，需要經常更換閥片，造成成本的增大，效率降低。基于此，本文在現有研究的基礎上，提出一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具，用由圓柱凸輪結構驅動的新型閥代替傳統閥片來產生水力脈沖。本發明允許在管柱內產生脈沖，使得脈沖幅度隨流量或總流體壓力在容易達到的范圍內變化，不需要現場調整，并且能夠產生可記錄、可重復、可再生的脈沖，由于獨特的設計，產生流體脈沖信號使用的功率較小。

發明內容

本發明的目的在于：為了克服現有長水平、大斜度及多分支水平井等非常規井鉆井摩擦大，造成的托壓、粘卡，鉆井液的攜巖能力低和振動效果不理想的問題，設計一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具。