專利名稱：井下增壓提速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油、天然氣鉆井作業(yè)中的配套裝置，特別涉及一種井下增壓提速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
提聞油氣鉆井過程中鉆頭噴嘴的射流壓力，可以大大提聞鉆頭的破巖效率和鉆井速度。目前提高鉆頭噴嘴處射流壓力的方式為地面增壓和井下增壓。如果從地面增加鉆井液的壓力輸送給井底的鉆頭噴嘴，需要改變現(xiàn)有的設(shè)備和工藝，成本昂貴。井下增壓可以在不改變其他裝置的基礎(chǔ)上，在鉆頭上方增壓一個裝置即可實現(xiàn)，成本較低，易于實現(xiàn)，因而成為研究的熱點。
中國專利說明書CN101787858A (2010年07月28日公開)及中國專利說明書CN201627541U (2010年11月10日公開)提供了一種用于石油、天然氣鉆井作業(yè)中的配套工具一井下鉆柱減振增壓裝置。它包括上部轉(zhuǎn)換接頭、彈簧、中心軸、活塞軸、鎖緊螺母、進水閥、密封總成、增壓缸、增壓缸扶正筒、增壓缸外筒、出水閥、高壓流道、下部轉(zhuǎn)換接頭。鉆進過程中，當(dāng)鉆柱發(fā)生縱向振動時，鉆柱帶動轉(zhuǎn)換接頭、彈簧上封堵接頭、中心軸和活塞軸一起相對于增壓缸產(chǎn)生上下運動，在增壓缸內(nèi)吸入和壓縮鉆井液?？稍趥鬟f動力、循環(huán)鉆井液的同時，吸收鉆柱振動的能量，將鉆柱振動能轉(zhuǎn)化為鉆井液的壓能，實現(xiàn)鉆井液的井底增壓。既可減少鉆柱振動，保護鉆柱，又能增加鉆頭噴嘴的射流壓力，提高破巖效率?，F(xiàn)場實踐表明，該裝置配合超高壓雙流道鉆頭一起使用可以大幅度的提高深井鉆井速度且使用壽命能夠滿足現(xiàn)場的需要。但該裝置設(shè)計上還存在以下問題①中心軸上面需要承受扭矩及波動的鉆壓，容易疲勞中心軸上的花鍵浸泡于鉆井液中，容易被鉆井液腐蝕或沖蝕，并且中心軸長度較長,易于破壞,一旦產(chǎn)生疲勞破壞或者沖蝕更換部件成本較高上部轉(zhuǎn)換接頭與彈簧上封堵接頭難于拆卸，強制拆卸會導(dǎo)致彈簧上封堵接頭渡鉻層的損傷；④增壓缸安裝過程中需要與花鍵流道對正，較難安裝；⑤彈簧外筒及彈簧下封堵接頭上的密封強度較低，維修及更換較為困難。現(xiàn)有技術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)超高壓鉆井液和常壓鉆井液分別傳輸?shù)骄撞⑹蛊鋰娚淝乙子诎惭b、方便井下增壓裝置推廣的工具已有以下專利文獻予以批露。中國專利說明書CN102383735A (2012年03月21日公開)提供了一種石油與天然氣鉆井工程領(lǐng)域的用于井下增壓器的超高壓鉆頭流道系統(tǒng)及其構(gòu)造方法。該發(fā)明由超高壓鉆井液傳輸通道和普通鉆井液傳輸通道組成，所述的超高壓鉆井液傳輸通道由超高壓鉆井液流道與耐高壓軟管、耐高壓硬管、超高壓鉆井液噴嘴連接成一個整體；所述的普通鉆井液傳輸通道由扶正過流結(jié)構(gòu)的過流孔、超高壓鉆井液流道與轉(zhuǎn)換接頭內(nèi)孔間的環(huán)形空間、對開式扶正器的過流孔、超高壓鉆井液流道與鉆頭體內(nèi)腔間的環(huán)形空間組成連通流道。中國專利說明書CN202249789U (2012年05月30日公開)提供了一種井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)。其技術(shù)方案是主要由鉆頭體、轉(zhuǎn)換接頭、超高壓鉆井液傳輸通道和普通鉆井液傳輸通道組成，所述的普通鉆井液傳輸通道由扶正過流結(jié)構(gòu)的過流孔、超高壓粗軟管保護筒與轉(zhuǎn)換接頭內(nèi)孔間的環(huán)形空間、對開式扶正器的過流孔、超高壓粗軟管保護筒與鉆頭體內(nèi)腔間的環(huán)形空間組成連通流道；所述的超高壓鉆井液傳輸通道由金屬超高壓鉆井液流道與超高壓粗軟管、超高壓細軟管、超高壓鉆井液噴嘴連接成一個整體；其有益效果是該結(jié)構(gòu)僅需要調(diào)整超高壓粗軟管、超高壓細軟管長度即可實現(xiàn)不同廠家普通鉆頭構(gòu)造超高壓鉆頭的目的；噴嘴僅是普通噴嘴的稍作改造，該噴嘴加工工藝容易實現(xiàn)，可有效降低鉆頭構(gòu)造成本。上述兩個設(shè)計上存在以下問題①CN102383735A中耐高壓硬管、硬管限位套、超高壓鉆井液噴嘴配合在超高壓情況下，密封實現(xiàn)較為困難，耐高壓硬管與鉆井液噴嘴的連接為硬連接，一旦同軸度過低，將導(dǎo)致裝配失敗CN202249789的超高壓粗軟管保護筒直徑較大，鉆頭上接頭中空直徑有限，該部位易出現(xiàn)鉆井液流速過高的情況。超高壓粗軟管、超高壓細軟管配合導(dǎo)致流道突然收縮，如果超高壓鉆井液內(nèi)固相顆粒較大，容易在該處堵塞。優(yōu)化由井下鉆柱減振增壓裝置及能夠?qū)崿F(xiàn)超高壓鉆井液和常壓鉆井液分別傳輸?shù)骄撞⑹蛊鋰娚淝乙子诎惭b、方便井下增壓裝置推廣的工具構(gòu)成的井下增壓提速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的工作壽命，降低維修工序操作難度，是目前急需解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種井下增壓提速系統(tǒng)，該系統(tǒng)整體連接在鉆具的最下方，可實現(xiàn)減小鉆柱振動的同時提高部分鉆井液壓力并將增壓后的鉆井液輸送到井底噴射輔助破巖提高油氣鉆井速度的目的。其技術(shù)方案是主要由鉆柱受力傳遞總成、傳扭承壓總成、彈性復(fù)位元件總成、增壓缸體、超高壓鉆井液傳輸總成及鉆頭組成；所述的鉆柱受力傳遞總成是由上部轉(zhuǎn)換接頭、花鍵心軸、花鍵限位螺母、分流傳壓接頭、鉆井液過濾器、柱塞、入口單向閥相連成一體組成；所述的傳扭承壓總成由密封壓套、彈簧腔上部密封總成、花鍵外筒、彈簧保護筒、彈簧下封堵接頭、彈簧腔下部密封總成、下部密封壓套、增壓總成外筒、支撐過流體、增壓裝置下接頭、轉(zhuǎn)換接頭通過連接組成；所述的增壓缸體由增壓缸、超高壓密封總成組成；所述的彈性復(fù)位元件為彈簧，位于花鍵限位螺母與彈簧下封堵接頭之間；所述的超高壓鉆井液傳輸總 成由高壓流道、金屬超高壓鉆井液流道、超高壓鉆井液流道延長管、超高壓軟管及超高壓鉆井液嗔嘴組成；
增壓缸體安裝于傳扭承壓總成內(nèi)，兩者相對靜止；扭矩通過鉆柱受力傳遞總成中花鍵心軸上的花鍵與傳扭承壓總成中花鍵外筒的配合傳遞給傳扭承壓總成，從而帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖；當(dāng)鉆進過程中鉆柱發(fā)生縱向振動時，鉆壓的波動導(dǎo)致鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成往復(fù)運動；鉆壓增大時，鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成向下運動，入口單向閥關(guān)閉，彈簧及增壓缸體內(nèi)的鉆井液共同承受施加反作用力來阻止該運動，導(dǎo)致彈簧被壓縮，增壓缸體內(nèi)的鉆井液壓力增大，從而實現(xiàn)了部分鉆井液的增壓，增壓后的鉆井液通過超高壓鉆井液傳輸總成到鉆頭，由鉆頭上的超高壓鉆井液噴嘴噴出輔助破巖；鉆壓減小時，被壓縮的彈簧伸展，鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成向上運動，增壓缸體內(nèi)壓力降低，入口單向閥開啟，吸入常壓鉆井液為下一增壓過程提供準備；
鉆井液的流程為鉆井液流過上部轉(zhuǎn)換接頭、花鍵心軸的中空后，在分流傳壓接頭分為兩部分，一部分透過鉆井液過濾器，通過柱塞及入口單向閥進入增壓缸被增壓；另一部分通過由增壓總成外筒與柱塞的環(huán)空，增壓總成外筒與增壓缸的環(huán)空，支撐過流體的流道，高壓流道與增壓裝置下接頭組成的環(huán)空、防扭過流結(jié)構(gòu)的過流孔、金屬超高壓鉆井液流道及超高壓鉆井液流道延長管與轉(zhuǎn)換接頭內(nèi)孔間的環(huán)形空間、硬管扶正器的過流孔、超高壓軟管與鉆頭體內(nèi)腔間的環(huán)形空間到達井底，通過鉆頭上的普通噴嘴噴出發(fā)揮鉆井液的正常功用。增壓后的鉆井液流經(jīng)由高壓流道、金屬超高壓鉆井液流道、超高壓鉆井液流道延長管、超高壓軟管及超高壓鉆井液噴嘴組成的超高壓鉆井液傳輸總成到達井底并實現(xiàn)噴射來輔助鉆頭機械破巖。上述的花鍵心軸的頂部設(shè)有花鍵，花鍵位于由密封壓套、彈簧腔上部密封總成、花鍵外筒、彈簧保護筒、彈簧下封堵接頭、彈簧腔下部密封總成組成的密封腔體內(nèi)，密封腔體內(nèi)充有潤滑油；所述的花鍵外筒位于密封腔體內(nèi)的上部，增壓缸通過增壓總成外筒上的臺階面壓緊于增壓總成外筒內(nèi)，且所述的花鍵心軸的底部與分流傳壓接頭螺紋連接；所述的密封壓套與花鍵外筒螺紋連接，連接螺紋為反扣。上述的彈簧腔下部密封總成為組合密封，通過下部密封壓套壓緊于彈簧下封堵接頭內(nèi)，下部密封壓套與彈簧下封堵接頭螺紋連接。金屬超高壓鉆井液流道外側(cè)安裝限位螺母，下表面與防扭過流結(jié)構(gòu)上表面接觸，用于承受增壓裝置下接頭與轉(zhuǎn)換接頭連接時高壓流道上的密封對金屬超高壓鉆井液流道產(chǎn)生的軸向壓力；金屬超高壓鉆井液流道大徑結(jié)構(gòu)上表面與防扭過流結(jié)構(gòu)下表面接觸，用于承受增壓裝置下接頭與轉(zhuǎn)換接頭拆開時高壓流道上的密封對超高壓鉆井液流道產(chǎn)生的軸向拉力。金屬超高壓鉆井液流道與六方體、防扭過流結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換接頭相配合，保證金屬超高壓鉆井液流道的居中，所述的轉(zhuǎn)換接頭與鉆頭體連接處裝有硬管扶正器，用于實現(xiàn)超高壓鉆井液流道的居中及常壓鉆井液的過流。上述的超高壓鉆井液噴嘴主要由外六方、外螺紋、內(nèi)螺紋及噴出口組成，外螺紋用于超聞壓鉆井液噴嘴與鉆頭體的連接，內(nèi)螺紋用于超聞壓鉆井液噴嘴與超聞壓軟管的連接，外六方用于上緊超高壓鉆井液噴嘴與鉆頭體的連接，噴出口直徑I. 5mm-2mm，用于超高壓鉆井液的噴射。本發(fā)明的有益效果是(1)花鍵位于花鍵心軸的頂部，使得扭矩在系統(tǒng)頂部就傳到外筒，減小了花鍵心軸下部負荷，提高了花鍵心軸的總體使用壽命；(2)花鍵位于由密封壓套、彈簧腔上部密封總成、花鍵外筒、彈簧保護筒、彈簧下封堵接頭、彈簧腔下部密封總成組成的密封腔體內(nèi)，該腔體內(nèi)充有潤滑油，使得花鍵運動流暢，且不受鉆井液的腐蝕及沖蝕，同時起到潤滑彈簧的目的；(3)花鍵心軸與分流傳壓接頭螺紋連接，一旦出現(xiàn)鉆井液腐蝕或沖蝕現(xiàn)象，更換容易，且加工的成本及加工難度大幅度降低；(4)彈簧腔下部密封總成為組合密封，更換及安裝容易實現(xiàn)；(5)花鍵外筒上移至密封腔體內(nèi)上部，增壓缸通過增壓總成外筒上的臺階面壓緊于增壓總成外筒內(nèi)，安裝中不再涉及流道對正問題，使得安裝過程更加容易；(6)超高壓鉆井液噴嘴僅是普通噴嘴的稍作改造，該噴嘴加工工藝容易實現(xiàn)， 可有效降低鉆頭構(gòu)造成本；(7)超高壓鉆井液流道延長管與超高壓軟管的配合可以提高流道長度的適應(yīng)程度，且超高壓軟管直徑較小，與鉆頭中空空間較大，鉆頭內(nèi)常壓鉆井液流速不會過高；(8)井下增壓提速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，使用過程不會為鉆井作業(yè)帶來其他方面的風(fēng)險。


·圖I是本發(fā)明的上部分的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的下部分的結(jié)構(gòu)示意 圖3是井下鉆柱減振增壓裝置A-A處的剖面示意 圖4是井下鉆柱減振增壓裝置B-B處的剖面示意 圖5是井下鉆柱減振增壓裝置C-C處的剖面示意 圖6是井下鉆柱減振增壓裝置D-D處的剖面示意 圖7為超聞壓鉆井液噴嘴的結(jié)構(gòu)不意 圖8為超高壓鉆井液噴嘴E-E處的剖面示意 上圖中上部轉(zhuǎn)換接頭I、花鍵心軸2、密封壓套3、彈簧腔上部密封總成4、花鍵外筒5、彈簧保護筒6、花鍵限位螺母7、彈簧8、彈簧下封堵接頭9、彈簧腔下部密封總成10、下部密封壓套11、增壓總成外筒12、分流傳壓接頭13、鉆井液過濾器14、柱塞15、增壓缸16、超高壓密封總成17、入口單向閥18、高壓流道19、支撐過流體20、增壓裝置下接頭21、金屬超高壓鉆井液流道22、限位螺母23、六方體24、防扭過流結(jié)構(gòu)25、轉(zhuǎn)換接頭26、硬管扶正器27、超高壓鉆井液流道延長管28、鎖緊螺母29、壓緊式密封30、調(diào)節(jié)擋圈31、鉆頭體32、超高壓軟管33、超高壓鉆井液噴嘴34、花鍵35。
具體實施例方式結(jié)合附圖1-8，對本發(fā)明作進一步的描述
本發(fā)明主要由鉆柱受力傳遞總成、傳扭承壓總成、彈性復(fù)位元件總成、增壓缸體、超高壓鉆井液傳輸總成及鉆頭組成；所述的鉆柱受力傳遞總成是由上部轉(zhuǎn)換接頭I、花鍵心軸
2、花鍵限位螺母7、分流傳壓接頭13、鉆井液過濾器14、柱塞15、入口單向閥18相連成一體組成；所述的花鍵心軸2的頂部設(shè)有花鍵，花鍵位于由密封壓套3、彈簧腔上部密封總成4、花鍵外筒5、彈簧保護筒6、彈簧下封堵接頭9、彈簧腔下部密封總成10組成的密封腔體內(nèi)，密封腔體內(nèi)充有潤滑油；所述的花鍵外筒5位于密封腔體內(nèi)的上部，增壓缸16通過增壓總成外筒上的臺階面壓緊于增壓總成外筒12內(nèi)，且所述的花鍵心軸2的底部與分流傳壓接頭13螺紋連接；
其中，傳扭承壓總成由密封壓套3、彈簧腔上部密封總成4、花鍵外筒5、彈簧保護筒6、彈簧下封堵接頭9、彈簧腔下部密封總成10、下部密封壓套11、增壓總成外筒12、支撐過流體20、增壓裝置下接頭21、轉(zhuǎn)換接頭26通過連接組成；所述的密封壓套3與花鍵外筒5螺紋連接，連接螺紋為反扣；彈簧保護筒6的上端與花鍵外筒5連接，彈簧保護筒6的下端與彈簧下封堵接頭9連接，彈簧下封堵接頭9的下端與增壓總成外筒12連接，在彈簧下封堵接頭9內(nèi)設(shè)有彈簧腔下部密封總成10、下部密封壓套11 ;增壓總成外筒12的下端與增壓裝置下接頭21連接，增壓裝置下接頭21的下端與轉(zhuǎn)換接頭26連接。增壓缸體由增壓缸16、超高壓密封總成17組成，增壓缸體安裝于傳扭承壓總成內(nèi)，兩者相對靜止，增壓缸16通過增壓總成外筒上的臺階面壓緊于增壓總成外筒12內(nèi)，增壓缸16內(nèi)固定超高壓密封總成17。另外，彈性復(fù)位元件為彈簧8，彈簧8設(shè)在彈簧保護筒6內(nèi)，位于花鍵限位螺母7與彈簧下封堵接頭9之間。超 高壓鉆井液傳輸總成由高壓流道19、金屬超高壓鉆井液流道22、超高壓鉆井液流道延長管28、超高壓軟管33及超高壓鉆井液噴嘴34組成；所述的鉆頭為普通鉆頭。增壓缸體安裝于傳扭承壓總成內(nèi)，兩者相對靜止。扭矩通過鉆柱受力傳遞總成中花鍵心軸上的花鍵35與傳扭承壓總成中花鍵外筒的配合傳遞給傳扭承壓總成，從而帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖。當(dāng)鉆進過程中鉆柱發(fā)生縱向振動時，鉆壓的波動導(dǎo)致鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成往復(fù)運動。鉆壓增大時，鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成向下運動，入口單向閥關(guān)閉，彈性復(fù)位元件總成一彈簧及增壓缸體內(nèi)的鉆井液共同承受施加反作用力來阻止該運動，導(dǎo)致的后果是彈性復(fù)位元件被壓縮，增壓缸體內(nèi)的鉆井液壓力增大。從而實現(xiàn)了部分鉆井液的增壓，增壓后的鉆井液通過超高壓鉆井液傳輸總成到鉆頭，由鉆頭上特殊噴嘴一超高壓鉆井液噴嘴噴出輔助破巖。鉆壓減小時，被壓縮的彈性復(fù)位元件一彈簧伸展，鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成向上運動，增壓缸體內(nèi)壓力降低，入口單向閥開啟，吸入常壓鉆井液為下一增壓過程提供準備。鉆井液的流程為鉆井液流過上部轉(zhuǎn)換接頭、花鍵心軸的中空后，在分流傳壓接頭分為兩部分，一部分透過鉆井液過濾器，通過柱塞及入口單向閥進入增壓缸被增壓；另一部分通過由增壓總成外筒與柱塞的環(huán)空，增壓總成外筒與增壓缸的環(huán)空，支撐過流體的流道，高壓流道與增壓裝置下接頭組成的環(huán)空、防扭過流結(jié)構(gòu)的過流孔、金屬超高壓鉆井液流道及超高壓鉆井液流道延長管與轉(zhuǎn)換接頭內(nèi)孔間的環(huán)形空間、硬管扶正器的過流孔、超高壓軟管與鉆頭體32內(nèi)腔間的環(huán)形空間到達井底，通過鉆頭上的普通噴嘴噴出發(fā)揮鉆井液的正常功用。增壓后的鉆井液流經(jīng)由高壓流道19、金屬超高壓鉆井液流道22、超高壓鉆井液流道延長管28、超高壓軟管33及超高壓鉆井液噴嘴34組成的超高壓鉆井液傳輸總成到達井底并實現(xiàn)噴射來輔助鉆頭機械破巖，其中，金屬超高壓鉆井液流道22與超高壓鉆井液流道延長管28之間設(shè)有壓緊式密封30，超高壓鉆井液流道延長管28外側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)擋圈31，轉(zhuǎn)換接頭26內(nèi)側(cè)設(shè)有鎖緊螺母29。其中，密封壓套3與花鍵外筒5螺紋連接，連接螺紋為反扣，即左旋；花鍵限位螺母7用于限制花鍵心軸上的花鍵與花鍵外筒相對位置的大小及防止鉆柱受力傳遞總成、傳扭承壓總成的分離。上述的密封壓套3、彈簧腔上部密封總成4、花鍵外筒5、彈簧保護筒6、彈簧下封堵接頭9、彈簧腔下部密封總成10組成密封腔體，腔體內(nèi)充有潤滑油。上述的彈簧腔下部密封總成10為組合密封，通過下部密封壓套3壓緊于彈簧下封堵接頭9內(nèi)，下部密封壓套壓3與彈簧下封堵接頭9螺紋連接。本發(fā)明進一步的方案是限位螺母23安裝在金屬超高壓鉆井液流道上，其下表面與防扭過流結(jié)構(gòu)25上表面接觸，用于承受增壓裝置下接頭與轉(zhuǎn)換接頭連接時高壓流道上的密封對超高壓鉆井液流道產(chǎn)生的軸向壓力；金屬超高壓鉆井液流道大徑結(jié)構(gòu)上表面與防扭過流結(jié)構(gòu)下表面接觸，用于承受增壓裝置下接頭與轉(zhuǎn)換接頭拆開時高壓流道上的密封對超高壓鉆井液流道產(chǎn)生的軸向拉力。
金屬超高壓鉆井液流道與六方體24、防扭過流結(jié)構(gòu)25、轉(zhuǎn)換接頭26相配合保證金屬超高壓鉆井液流道的居中及防止增壓裝置下接頭與轉(zhuǎn)換接頭安裝過程對軟管產(chǎn)生扭矩而導(dǎo)致的破壞。上述的轉(zhuǎn)換接頭與鉆頭體連接處裝有硬管扶正器27，用于實現(xiàn)超高壓鉆井液流道的居中及常壓鉆井液的過流。參照附圖7，超高壓鉆井液噴嘴34主要由外六方、外螺紋、內(nèi)螺紋及噴出口組成，外螺紋用于超高壓鉆井液噴嘴與鉆頭體的連接，內(nèi)螺紋用于超高壓鉆井液噴嘴與超高壓軟管的連接，外六方用于上緊超高壓鉆井液噴嘴與鉆頭體的連接，噴出口直徑I. 5mm-2mm，用于超聞壓鉆井液的噴射。上述的鉆頭可以采用現(xiàn)有的鉆頭，其噴嘴螺紋需要與與超高壓鉆井液噴嘴的外螺紋相配，從而可有效降低鉆頭構(gòu)造成本。 本發(fā)明的優(yōu)點是(1)花鍵位于花鍵心軸的頂部，使得扭矩在系統(tǒng)頂部就傳到外筒，減小了花鍵心軸下部負荷，提高了花鍵心軸的總體使用壽命；(2)花鍵位于由密封壓套、彈簧腔上部密封總成、花鍵外筒、彈簧保護筒、彈簧下封堵接頭、彈簧腔下部密封總成組成的密封腔體內(nèi)，該腔體內(nèi)充有潤滑油，使得花鍵運動流暢，且不受鉆井液的腐蝕及沖蝕，同時起到潤滑彈簧的目的；(3)花鍵心軸與分流傳壓接頭螺紋連接，一旦出現(xiàn)鉆井液腐蝕或沖蝕現(xiàn)象，更換容易，且加工的成本及加工難度大幅度降低；(4)彈簧腔下部密封總成為組合密封，更換及安裝容易實現(xiàn)；(5)花鍵外筒上移至密封腔體內(nèi)上部，增壓缸通過增壓總成外筒上的臺階面壓緊于增壓總成外筒內(nèi)，安裝中不再涉及流道對正問題，使得安裝過程更加容易；(6)超高壓鉆井液噴嘴僅是普通噴嘴的稍作改造，該噴嘴加工工藝容易實現(xiàn)，可有效降低鉆頭構(gòu)造成本。
權(quán)利要求
1.一種井下增壓提速系統(tǒng)，其特征是主要由鉆柱受力傳遞總成、傳扭承壓總成、彈性復(fù)位元件總成、增壓缸體、超高壓鉆井液傳輸總成及鉆頭組成；所述的鉆柱受力傳遞總成是由上部轉(zhuǎn)換接頭(I)、花鍵心軸(2)、花鍵限位螺母(7)、分流傳壓接頭(13)、鉆井液過濾器(14)、柱塞(15)、入口單向閥(18)相連成一體組成；所述的傳扭承壓總成由密封壓套(3)、彈簧腔上部密封總成(4)、花鍵外筒(5)、彈簧保護筒(6)、彈簧下封堵接頭(9)、彈簧腔下部密封總成(10)、下部密封壓套(11 )、增壓總成外筒(12)、支撐過流體(20)、增壓裝置下接頭(21)、轉(zhuǎn)換接頭(26)通過連接組成；所述的增壓缸體由增壓缸(16)、超高壓密封總成(17)組成；所述的彈性復(fù)位元件為彈簧(8)，位于花鍵限位螺母(7)與彈簧下封堵接頭(9)之間；所述的超高壓鉆井液傳輸總成由高壓流道(19)、金屬超高壓鉆井液流道(22)、超高壓鉆井液流道延長管(28)、超高壓軟管(33)及超高壓鉆井液噴嘴(34)組成； 增壓缸體安裝于傳扭承壓總成內(nèi)，兩者相對靜止；扭矩通過鉆柱受力傳遞總成中花鍵心軸(2)上的花鍵(35)與傳扭承壓總成中花鍵外筒(5)的配合傳遞給傳扭承壓總成，從而帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖；當(dāng)鉆進過程中鉆柱發(fā)生縱向振動時，鉆壓的波動導(dǎo)致鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成往復(fù)運動；鉆壓增大時，鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成向下運動，入口單向閥(18)關(guān)閉，彈簧及增壓缸體內(nèi)的鉆井液共同承受施加反作用力來阻止該運動，導(dǎo)致彈簧被壓縮，增壓缸體內(nèi)的鉆井液壓力增大，從而實現(xiàn)了部分鉆井液的增壓，增壓后的鉆井液通過超高壓鉆井液傳輸總成到鉆頭，由鉆頭上的超高壓鉆井液噴嘴(34)噴出輔助破巖；鉆壓減小時，被壓縮的彈簧伸展，鉆柱受力傳遞總成相對于傳扭承壓總成向上運動，增壓缸體內(nèi)壓力降低，入口單向閥(18)開啟，吸入常壓鉆井液為下一增壓過程提供準備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下增壓提速系統(tǒng)，其特征是所述的花鍵心軸(2)的頂部設(shè)有花鍵，花鍵位于由密封壓套(3)、彈簧腔上部密封總成(4)、花鍵外筒(5)、彈簧保護筒(6)、彈簧下封堵接頭(9)、彈簧腔下部密封總成(10)組成的密封腔體內(nèi)，密封腔體內(nèi)充有潤滑油；所述的花鍵外筒(5)位于上述的密封腔體內(nèi)上部，增壓缸(16)通過增壓總成外筒上的臺階面壓緊于增壓總成外筒(12)內(nèi)，且所述的花鍵心軸(2)的底部與分流傳壓接頭(13)螺紋連接；所述的密封壓套(3)與花鍵外筒(5)螺紋連接，連接螺紋為反扣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的井下增壓提速系統(tǒng)，其特征是所述的彈簧腔下部密封總成(10)為組合密封，通過下部密封壓套(11)壓緊于彈簧下封堵接頭(9)內(nèi)，下部密封壓套(11)與彈簧下封堵接頭(9 )螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下增壓提速系統(tǒng)，其特征是金屬超高壓鉆井液流道(22)外側(cè)安裝限位螺母(23)，下表面與防扭過流結(jié)構(gòu)(25)上表面接觸，用于承受增壓裝置下接頭(21)與轉(zhuǎn)換接頭連接時高壓流道(22)上的密封對金屬超高壓鉆井液流道(22)產(chǎn)生的軸向壓力；金屬超高壓鉆井液流道(22)大徑結(jié)構(gòu)上表面與防扭過流結(jié)構(gòu)下表面接觸，用于承受增壓裝置下接頭與轉(zhuǎn)換接頭拆開時高壓流道上的密封對超高壓鉆井液流道產(chǎn)生的軸向拉力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下增壓提速系統(tǒng)，其特征是金屬超高壓鉆井液流道(22)與六方體(24)、防扭過流結(jié)構(gòu)(25)、轉(zhuǎn)換接頭(26)相配合，保證金屬超高壓鉆井液流道(22)的居中，所述的轉(zhuǎn)換接頭(26)與鉆頭體連接處裝有硬管扶正器(27)，用于實現(xiàn)超高壓鉆井液流道的居中及常壓鉆井液的過流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井下增壓提速系統(tǒng)，其特征是所述的超高壓鉆井液噴嘴(34)主要由外六方、外螺紋、內(nèi)螺紋及噴出口組成，外螺紋用于超高壓鉆井液噴嘴與鉆頭體的連接，內(nèi)螺紋用于超高壓鉆井液噴嘴與超高壓軟管的連接，外六方用于上緊超高壓鉆井液噴嘴與鉆頭體的連接，噴出口直徑I. 5mm-2mm，用于超高壓鉆井液的噴射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油、天然氣鉆井作業(yè)中的配套裝置，特別涉及一種井下增壓提速系統(tǒng)。其技術(shù)方案是主要由鉆柱受力傳遞總成、傳扭承壓總成、彈性復(fù)位元件總成、增壓缸體、超高壓鉆井液傳輸總成及鉆頭組成；增壓缸體安裝于傳扭承壓總成內(nèi)，兩者相對靜止；扭矩通過鉆柱受力傳遞總成中花鍵心軸上的花鍵與傳扭承壓總成中花鍵外筒的配合傳遞給傳扭承壓總成，從而帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖；有益效果是花鍵位于花鍵心軸的頂部，使得扭矩在系統(tǒng)頂部就傳到外筒，減小了花鍵心軸下部負荷，提高了花鍵心軸的總體使用壽命；另外，結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，使用過程不會為鉆井作業(yè)帶來其他方面的風(fēng)險。
文檔編號E21B10/60GK102704857SQ201210207320
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者劉永旺, 張洪寧, 管志川, 魏文忠 申請人:中國石油大學(xué)(華東)