射流式激增壓力脈沖減阻鉆具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種射流式激增壓力脈沖減阻鉆具，是由接頭通過螺紋與外缸連接，外缸通過螺紋與下接頭連接，外缸內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋、射流元件、缸體、活塞、缸蓋、隔套、沖錘和節(jié)流盤，隔套下表面與節(jié)流盤端面接觸，沖錘與節(jié)流盤端面接觸，節(jié)流盤下表面與下接頭端面接觸構(gòu)成，節(jié)流盤的中心設有節(jié)流主孔，節(jié)流主孔的周圍徑向等角度設有兩個以上節(jié)流小孔。激增壓力脈沖和沖擊振動會在鉆柱與井壁之間的滑動摩擦的基礎上疊加諧振效應，有效降低鉆具與井壁之間的摩擦阻力，高效地將鉆壓傳遞給下部鉆具，提高機械鉆速，避免了憋鉆、卡鉆等井下事故的發(fā)生，解決了現(xiàn)有水平井、大位移井鉆進摩阻大，難以施加鉆壓的問題。
【專利說明】射流式激增壓力脈沖減阻鉆具
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆探機具，尤其是大斜度井、大位移井、水平井等非常規(guī)鉆井的激增壓力脈沖減阻鉆具。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的壓力脈沖減阻工具主要分為三類:(I)采用轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動，周期性地改變過流斷面面積，使鉆井液產(chǎn)生壓力脈沖，進而驅(qū)動振蕩裝置產(chǎn)生軸向振動；(2)采用閥控機構(gòu)操作流動阻斷閥，周期性地阻斷鉆井液流動，產(chǎn)生壓力脈沖；(3)采用組合鉆具的方式，沖擊短節(jié)產(chǎn)生壓力脈沖，驅(qū)動下部的震擊器產(chǎn)生沖擊振動。
[0003]隨著礦產(chǎn)開發(fā)領域不斷擴大，礦產(chǎn)資源埋深增加，大斜度井、大位移井、水平井等非常規(guī)鉆井數(shù)量不斷增多，而摩阻扭矩大的問題已成為制約復雜結(jié)構(gòu)井的突出因素。國內(nèi)主要采用螺桿鉆具為動力的滑動鉆井系統(tǒng)實施水平段鉆井作業(yè)，而鉆柱本身不旋轉(zhuǎn)，由于鉆柱重力與鉆井方向不一致，鉆具貼靠井壁，產(chǎn)生巨大的摩擦阻力和扭矩，難以有效施加鉆壓，鉆進效率低，而且容易造成巖屑堆積和孔內(nèi)卡鉆跳鉆等事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種射流式激增壓力脈沖減阻鉆具
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]激增壓力脈沖振動減阻鉆具，是由上接頭I通過螺紋與外缸2連接，外缸2通過螺紋與下接頭11連接，外缸2內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋3、射流元件4、缸體5、活塞6、缸蓋7、隔套8、沖錘9和節(jié)流盤10，隔套8下表面與節(jié)流盤10端面接觸，沖錘9與節(jié)流盤10端面接觸，節(jié)流盤10下表面與下接頭11端面接觸構(gòu)成。
[0007]節(jié)流盤10的中心設有節(jié)流主孔12，節(jié)流主孔12的周圍徑向等角度設有2— 8個節(jié)流小孔13，節(jié)流小孔13的總直徑之和與節(jié)流主孔12的直徑比為1/4一 1/3，主孔12的直徑與鉆具外徑比為1/4 一 1/3。
[0008]沖錘9控制主孔12的打開與關閉，沖錘9在關閉節(jié)流盤10上節(jié)流主孔12的同時，在節(jié)流盤10的上下產(chǎn)生壓力差，給節(jié)流盤10施加了高頻沖擊載荷，在鉆柱上產(chǎn)生了沖擊振動。
[0009]經(jīng)過射流式激增壓力脈沖減阻鉆具的鉆井液產(chǎn)生高頻壓力脈沖，脈沖壓力波使下部鉆柱產(chǎn)生振動，同時射流式激增壓力脈沖減阻鉆具內(nèi)部的沖錘對下部鉆柱施加高頻沖擊載荷，使下部鉆柱產(chǎn)生沖擊振動，降低鉆柱與井壁之間的摩擦系數(shù)，達到減小摩擦阻力的目的，之后鉆井液經(jīng)過螺桿鉆具及鉆頭，經(jīng)鉆柱與井壁之間的環(huán)狀空間上返至地表沉淀池。
[0010]有益效果:射流式激增壓力脈沖減阻器安裝到鉆具組合后，在進行大位移井、長水平段水平井、水平分支井等復雜結(jié)構(gòu)井的鉆進過程中，鉆柱內(nèi)部的鉆井液經(jīng)過射流式激增壓力脈沖減阻器內(nèi)部的射流元件，驅(qū)動活塞在缸體內(nèi)高頻地往復運動，沖錘對節(jié)流盤10主孔進行打開和關閉操作，使節(jié)流盤的過流斷面面積周期性地變化，即而鉆井液壓力在極短時間內(nèi)升高和降低，形成的激增壓力脈沖向下傳遞給鉆柱，而且沖錘在關閉節(jié)流盤主孔的同時,給節(jié)流盤施加沖擊載荷,形成的沖擊振動向下傳遞給鉆柱，激增壓力脈沖和沖擊振動會在鉆柱與井壁之間的滑動摩擦的基礎上疊加諧振效應，從而減小了鉆柱與井壁之間的有效摩擦系數(shù)，即摩擦阻力減小。該鉆具能夠有效降低鉆具與井壁之間的摩擦阻力，更加高效地將鉆壓傳遞給下部鉆具，提高機械鉆速，避免了憋鉆、卡鉆等井下事故的發(fā)生，解決了現(xiàn)有水平井、大位移井鉆進摩阻大，難以施加鉆壓的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1為射流式激增壓力脈沖振動減阻器結(jié)構(gòu)圖a的右端接b的左端
[0012]附圖2為附圖1中A — A'剖面圖
[0013]附圖3為附圖1中B— B'剖面圖。
[0014]I上接頭，2外缸，3上壓蓋，4射流元件，5缸體，6活塞，7缸蓋，8隔套，9沖錘，10節(jié)流盤，11下接頭，12節(jié)流主孔，13節(jié)流小孔.【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實例作進一步的詳細說明。
[0016]激增壓力脈沖振動減阻鉆具，是由上接頭I通過螺紋與外缸2連接，外缸2通過螺紋與下接頭11連接，外缸2內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋3、射流元件4、缸體5、活塞6、缸蓋
7、隔套8、沖錘9和節(jié)流盤10，隔套8下表面與節(jié)流盤10端面接觸，沖錘9與節(jié)流盤10端面接觸，節(jié)流盤10下表面與下接頭11端面接觸構(gòu)成。
[0017]節(jié)流盤10的中心設有節(jié)流主孔12，節(jié)流主孔12的周圍徑向等角度設有2— 8節(jié)流小孔13，節(jié)流小孔13的總直徑之和與節(jié)流主孔12的直徑比為1/4一 1/3，主孔12的直徑與鉆具外徑比為1/4一1/3。
[0018]沖錘9控制主孔12的打開與關閉，沖錘9在關閉節(jié)流盤10上節(jié)流主孔12的同時，在節(jié)流盤10的上下產(chǎn)生壓力差，給節(jié)流盤10施加了高頻沖擊載荷，在鉆柱上產(chǎn)生了沖擊振動。
[0019]結(jié)構(gòu)說明:上接頭I通過螺紋與外缸2連接，外缸2通過螺紋與下接頭11連接。外缸內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋3、射流元件4、缸體5、活塞6、缸蓋7、隔套8、沖錘9、節(jié)流盤10。上壓蓋3上部插入上接頭I中心孔并用密封圈密封，上壓蓋3下表面與射流元件4上表面端面接觸并用密封圈密封，上壓蓋3外側(cè)與外缸2通過密封圈密封，射流元件4下表面與缸體5上表面端面接觸并用密封圈密封，缸體5與外缸2之間通過密封圈密封，活塞6插入缸體5形成滑動副，活塞6下部活塞桿穿過缸蓋7中心孔，缸蓋7上部插入缸體并用密封圈密封，活塞6下部活塞桿插入沖錘9內(nèi)孔并采用錐面連接，隔套8上表面與缸蓋7端面接觸，隔套8下表面與節(jié)流盤10端面接觸，沖錘9與節(jié)流盤10端面接觸，節(jié)流盤10下表面與下接頭11端面接觸，節(jié)流盤10設有節(jié)流主孔12和兩個以上節(jié)流小孔13。
[0020]射流式激增壓力脈沖振動減阻器主要由射流元件4、缸體5、活塞6、沖錘9和節(jié)流盤10組成。上接頭I上部設有螺紋與鉆柱連接，下接頭11下部設有螺紋與鉆柱連接。鉆井液通過上部鉆柱進入射流式激增壓力脈沖振動減阻器，通過射流元件4驅(qū)動活塞6在缸體5內(nèi)往復運動，活塞6帶動沖錘9進行往復運動，鉆井液通過射流元件4排空孔和缸體5與外缸2之間的間隙到達節(jié)流盤上腔，沖錘9對節(jié)流盤10的節(jié)流主孔12進行打開和關閉，使節(jié)流盤10的過流斷面面積周期性變化，鉆井液壓力在極短時間內(nèi)升高和降低形成激增壓力脈沖，沖錘9在關閉節(jié)流盤10的同時，給節(jié)流盤10施加沖擊載荷，激增壓力脈沖振動和軸向沖擊振動傳遞給下部鉆柱，達到降低摩擦阻力的目的。
[0021]實施例1
[0022]鉆具外徑為Φ=120πιπι的激增壓力脈沖振動減阻鉆具，是由上接頭I通過螺紋與外缸2連接，外缸2通過螺紋與下接頭11連接，外缸2內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋3、射流元件4、缸體5、活塞6、缸蓋7、隔套8、沖錘9和節(jié)流盤10，隔套8下表面與節(jié)流盤10端面接觸，沖錘9與節(jié)流盤10端面接觸，節(jié)流盤10下表面與下接頭11端面接觸構(gòu)成。
[0023]節(jié)流盤10的中心設有的節(jié)流主孔12直徑30mm。節(jié)流主孔12的周圍徑向等角度設有3個節(jié)流小孔13,單個節(jié)流小孔13的直徑為3mm。
[0024]沖錘9控制主孔12的打開與關閉，沖錘9在關閉節(jié)流盤10上節(jié)流主孔12的同時，在節(jié)流盤10的上下產(chǎn)生壓力差，給節(jié)流盤10施加了高頻沖擊載荷，在鉆柱上產(chǎn)生了沖擊振動。
[0025]實施例2
[0026]鉆具外徑為Φ=168πιπι的動減阻鉆具，是由上接頭I通過螺紋與外缸2連接，外缸2通過螺紋與下接頭11連接，外缸2內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋3、射流元件4、缸體5、活塞6、缸蓋7、隔套8、沖錘9和節(jié)流盤10，隔套8下表面與節(jié)流盤10端面接觸，沖錘9與節(jié)流盤10端面接觸，節(jié)流盤10下表面與下接頭11端面接觸構(gòu)成。
[0027]節(jié)流盤10的中心設有的節(jié)流主孔12直徑56mm，主孔12的周圍徑向等角度設有8個節(jié)流小孔13,單個節(jié)流小孔13的直徑為2mm ；
[0028]沖錘9控制主孔12的打開與關閉，沖錘9在關閉節(jié)流盤10上節(jié)流主孔12的同時，在節(jié)流盤10的上下產(chǎn)生壓力差，給節(jié)流盤10施加了高頻沖擊載荷，在鉆柱上產(chǎn)生了沖擊振動。
[0029]實施例3
[0030]鉆具外徑為Φ=120πιπι的激增壓力脈沖振動減阻鉆具，是由上接頭I通過螺紋與外缸2連接，外缸2通過螺紋與下接頭11連接，外缸2內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋3、射流元件4、缸體5、活塞6、缸蓋7、隔套8、沖錘9和節(jié)流盤10，隔套8下表面與節(jié)流盤10端面接觸，沖錘9與節(jié)流盤10端面接觸，節(jié)流盤10下表面與下接頭11端面接觸構(gòu)成。
[0031]節(jié)流盤10的中心設有的節(jié)流主孔12直徑40mm，主孔12的周圍徑向等角度設有5個節(jié)流小孔13，單個節(jié)流小孔13的直徑為2.5mm ；
[0032]沖錘9控制主孔12的打開與關閉，沖錘9在關閉節(jié)流盤10上節(jié)流主孔12的同時，在節(jié)流盤10的上下產(chǎn)生壓力差，給節(jié)流盤10施加了高頻沖擊載荷，在鉆柱上產(chǎn)生了沖擊振動。
[0033]實施例4
[0034]鉆具外徑為Φ=88πιπι的激增壓力脈沖振動減阻鉆具，是由上接頭I通過螺紋與外缸2連接，外缸2通過螺紋與下接頭11連接，外缸2內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋3、射流元件4、缸體5、活塞6、缸蓋7、隔套8、沖錘9和節(jié)流盤10，隔套8下表面與節(jié)流盤10端面接觸，沖錘9與節(jié)流盤10端面接觸，節(jié)流盤10下表面與下接頭11端面接觸構(gòu)成。
[0035]節(jié)流盤10的中心設有的節(jié)流主孔12直徑22mm，主孔12的周圍徑向等角度設有2個節(jié)流小孔13,單個節(jié)流小孔13的直徑為3mm ；
[0036]沖錘9控制主孔12的打開與關閉，沖錘9在關閉節(jié)流盤10上節(jié)流主孔12的同時，在節(jié)流盤10的上下產(chǎn)生壓力差，給節(jié)流盤10施加了高頻沖擊載荷，在鉆柱上產(chǎn)生了沖擊振動。
【權(quán)利要求】
1.一種射流式激增壓力脈沖減阻鉆具，是由上接頭(I)通過螺紋與外缸(2)連接，夕卜缸(2)通過螺紋與下接頭(11)連接組成，其特征在于，外缸(2)內(nèi)部自上而下依次為上壓蓋⑶、射流元件⑷、缸體(5)、活塞(6)、缸蓋(7)、隔套(8)、沖錘(9)和節(jié)流盤(10)，隔套⑶下表面與節(jié)流盤(10)端面接觸,沖錘(9)與節(jié)流盤(10)端面接觸,節(jié)流盤(10)下表面與下接頭(11)端面接觸構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的射流式激增壓力脈沖減阻鉆具，其特征在于，節(jié)流盤(10)的中心設有節(jié)流主孔(12)，節(jié)流主孔(12)的周圍徑向等角度設有2-8個節(jié)流小孔(13)，節(jié)流小孔(13)的總直徑之和與節(jié)流主孔(12)的直徑比為1/4一 1/3，主孔(12)的直徑與鉆具外徑比為1/4 一 1/3。
3.按照權(quán)利要求1所述的射流式激增壓力脈沖減阻鉆具，其特征在于，沖錘(9)控制主孔(12)的打開與關閉，沖錘(9)在關閉節(jié)流盤(10)上節(jié)流主孔(12)的同時，在節(jié)流盤(10)的上下產(chǎn)生壓力差，給節(jié)流盤(10)施加了高頻沖擊載荷，在鉆柱上產(chǎn)生了沖擊振動。
【文檔編號】E21B7/00GK103696686SQ201310664890
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】柳鶴, 張文華, 殷其雷, 馮強, 殷琨, 李瑞明, 甘心 申請人:吉林大學, 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司