一種提高油氣井鉆井速度的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種提高油氣井鉆井速度的裝置。提高油氣井鉆井速度的裝置包括：芯軸體、花鍵外筒、彈簧保護(hù)筒、彈簧總成、彈簧下封堵接頭、活塞總成、增壓總成外筒；其特征在于：芯軸體與活塞總成螺紋連接；花鍵外筒、彈簧保護(hù)筒、彈簧下封堵接頭、增壓總成外筒通過(guò)螺紋連接；彈簧總成置于彈簧保護(hù)筒內(nèi)。本發(fā)明裝置工作的能量來(lái)源于鉆柱振動(dòng)，能量隨著井深的增加而增加，且裝置的工作過(guò)程減小了振動(dòng)的危害作用；裝置即可以提高破巖效率，又可以增強(qiáng)井底攜巖效果；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，使用過(guò)程不會(huì)為鉆井作業(yè)帶來(lái)其他方面的風(fēng)險(xiǎn)；該裝置不需要改變鉆柱的結(jié)構(gòu)，與應(yīng)用鉆頭類型無(wú)關(guān)，適用范圍廣，方便推廣及應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種提高油氣井鉆井速度的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種石油、天然氣鉆井作業(yè)中的井下破巖鉆進(jìn)裝置，尤其涉及一種提高油氣井鉆井速度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]深井或硬地層鉆井速度慢的問(wèn)題一直制約著石油天然氣資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，石油工作者開(kāi)發(fā)出了多種井下工具或裝置來(lái)提高鉆井的效率，包括井下動(dòng)力鉆具、井下旋轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具、井下扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具、井下流體射流發(fā)生裝置、井下脈沖射流發(fā)射裝置等。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，這些工具在一定條件下均能夠起到提高鉆井速度的作用。然而，分析發(fā)現(xiàn)，雖然這些工具提速的機(jī)理各異，但這些工具存在共同特點(diǎn)，即工具發(fā)揮其作用的能量源均來(lái)源于鉆井循環(huán)介質(zhì)，并且提速的機(jī)理較為單一。鉆井實(shí)踐得出:隨著井深的增加，鉆井循環(huán)介質(zhì)壓耗增大。在極深的井，甚至出現(xiàn)循環(huán)介質(zhì)僅能滿足循環(huán)攜巖而無(wú)其他能量的現(xiàn)象。可想而知，在這種井內(nèi)，上述所提的工具或裝置工作狀態(tài)會(huì)大受影響，極可能出現(xiàn)無(wú)法工作甚至影響鉆井作業(yè)進(jìn)行的可能。另外，地下巖層各異，要想提高其鉆進(jìn)速度，采用的方法方式存在差異，同一種提速機(jī)理很難適用于多種地層。因此，探尋井下工具提速能量新來(lái)源，并研發(fā)利用新能源且協(xié)同多種提速機(jī)理聯(lián)合作用的井下提速工具是非常有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種提高油氣井鉆井速度的裝置，該裝置可以同時(shí)引入環(huán)空流體增大井底鉆井液排量、引入鉆井液以外的能量一鉆柱振動(dòng)的能量、實(shí)現(xiàn)脈沖射流調(diào)制，既可以提高破巖效率，又可以增強(qiáng)井底攜巖效果，從而提高鉆進(jìn)速度。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案:
[0005]提高油氣井鉆井速度的裝置，包括:芯軸體、花鍵外筒、彈簧保護(hù)筒、彈簧總成、彈簧下封堵接頭、活塞總成、增壓總成外筒；芯軸體與活塞總成螺紋連接；花鍵外筒、彈簧保護(hù)筒、彈簧下封堵接頭、增壓總成外筒通過(guò)螺紋連接；彈簧總成置于彈簧保護(hù)筒內(nèi)。
[0006]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0007]1、該裝置工作的能量來(lái)源于鉆柱振動(dòng)，能量隨著井深的增加而增加，且裝置的工作過(guò)程減小了振動(dòng)的危害作用；裝置的工作對(duì)鉆井液的循環(huán)不構(gòu)成影響，即使工具失效，鉆井作業(yè)亦可繼續(xù)進(jìn)行；
[0008]2、裝置實(shí)現(xiàn)了增大井底鉆井液排量，引入環(huán)空流體，引入鉆井液以外的能量以及實(shí)現(xiàn)脈沖射流調(diào)制的目的，即可以提高破巖效率，又可以增強(qiáng)井底攜巖效果；
[0009]3、該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，使用過(guò)程不會(huì)為鉆井作業(yè)帶來(lái)其他方面的風(fēng)險(xiǎn)；
[0010]4、該裝置不需要改變鉆柱的結(jié)構(gòu)，與應(yīng)用鉆頭類型無(wú)關(guān)，適用范圍廣，方便推廣及應(yīng)用?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是提高油氣井鉆井速度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是芯軸體結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3是增壓總成外筒結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4是圖1中的A-A剖面示意圖；
[0015]圖5是圖1中的B-B剖面示意圖；
[0016]圖6是圖1中的C-C剖面示意圖；
[0017]圖7是圖1中的D-D剖面示意圖；
[0018]圖8是圖1中的E-E剖面示意圖；
[0019]圖9是活塞體結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖中:1、芯軸體，2、防沖擊密封端蓋，3、花鍵腔密封總成，4、花鍵外筒，5、注油孔，
6、限位環(huán)，7、彈簧保護(hù)筒，8、彈簧總成，9、彈簧腔密封總成，10、環(huán)空流體入口單向閥，11、彈簧下封堵接頭，12、增壓缸套密封，13、活塞體密封總成，14、活塞總成，15、環(huán)空流體出口單向閥，16、鉆具內(nèi)孔單向閥，17、增壓總成外筒，18、增壓缸套，19、花鍵潤(rùn)滑液腔，20、彈簧潤(rùn)滑液腔，21、排氣孔，22、環(huán)空流體入口過(guò)流壓緊頭，23、環(huán)空流體入口流道，24、環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔，25、環(huán)空流體出口流道，26大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，提高油氣井鉆井速度的裝置，包括:芯軸體1、花鍵外筒4、彈簧保護(hù)筒
7、彈簧總成8、彈簧下封堵接頭U、活塞總成14、增壓總成外筒17;芯軸體I與活塞總成14螺紋連接；花鍵外筒4、彈簧保護(hù)筒7、彈簧下封堵接頭11、增壓總成外筒17通過(guò)螺紋連接；彈簧總成8置于彈簧保護(hù)筒7內(nèi)。
[0022]如圖2所示，所述的芯軸體I沿著其軸線開(kāi)有圓孔，圓孔用于鉆井液過(guò)流，芯軸體I的頂端帶有鉆鋌扣，用于連接上部鉆具組合；芯軸體I外部由頂端到底端依次為:緊扣圓柱面101、滑動(dòng)密封面102、花鍵體103、限位螺紋104、彈簧內(nèi)支撐圓柱面105、活塞螺紋106 ；滑動(dòng)密封面102為鍍鉻圓柱面，滑動(dòng)密封面102的直徑小于緊扣圓柱面101的直徑；花鍵體103齒頂圓直徑與滑動(dòng)密封面102外徑相等，花鍵體103齒根圓直徑大于限位螺紋104大徑；限位螺紋104小徑大于彈簧內(nèi)支撐圓柱面105直徑；彈簧內(nèi)支撐圓柱面105直徑大于活塞螺紋106大徑。
[0023]所述的花鍵外筒4為圓柱殼體，花鍵外筒4外側(cè)的上部為端蓋連接外螺紋、中部為圓柱面、下部為彈簧保護(hù)筒連接外螺紋，花鍵外筒4圓柱面部分的外徑與芯軸體I的緊扣圓柱面外徑相等；花鍵外筒4內(nèi)側(cè)的上部為扶正圓筒、下部為內(nèi)花鍵，扶正圓筒的內(nèi)徑略大于芯軸體I滑動(dòng)密封面102的外徑；內(nèi)花鍵與芯軸體I的花鍵體103相配合，并形成花鍵潤(rùn)滑液腔19，花鍵外筒4可相對(duì)于芯軸體I上下滑動(dòng)；花鍵外筒4頂端安裝防沖擊密封端蓋2，花鍵外筒4的頂端內(nèi)側(cè)設(shè)有花鍵腔密封總成3，密封總成3用于防止花鍵潤(rùn)滑液腔19內(nèi)的潤(rùn)滑油流入環(huán)空；花鍵外筒4中部開(kāi)有注油孔，注油孔用于向花鍵潤(rùn)滑液腔19內(nèi)注入潤(rùn)滑液，注油孔內(nèi)安裝注油孔堵頭5，用于防止?jié)櫥毫鞒觥?br> [0024]防沖擊密封端蓋2的外徑與緊扣圓柱面101的外徑相等，防沖擊密封端蓋2的頂端開(kāi)有圓孔，該圓孔的直徑略大于滑動(dòng)密封面102的外徑，該圓孔與滑動(dòng)密封面形成密封允許的間隙；防沖擊密封端蓋2的側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)有端蓋螺紋，防沖擊密封端蓋2通過(guò)端蓋螺紋與花鍵外筒4的端蓋連接外螺紋連接；防沖擊密封端蓋2限制花鍵外筒4向上沖程的范圍，并承受花鍵外筒4頂端與緊扣圓柱面101下端臺(tái)階面的沖擊。另外，防沖擊密封端蓋2可以將花鍵腔密封總成3壓緊于花鍵外筒4內(nèi)，防止花鍵潤(rùn)滑液腔19內(nèi)的潤(rùn)滑油將花鍵腔密封總成3推出。
[0025]所述的彈簧保護(hù)筒7為圓柱殼體，彈簧保護(hù)筒7的外徑與緊扣圓柱面101的外徑相等；彈簧保護(hù)筒7內(nèi)側(cè)的上部為上螺紋、中部為彈簧外支撐面、下部為下螺紋；彈簧保護(hù)筒7的上螺紋用于連接花鍵外筒4的彈簧保護(hù)筒連接外螺紋，下螺紋用于連接彈簧下封堵接頭11，彈簧外支撐面的內(nèi)徑大于彈簧直徑2-6_;彈簧保護(hù)筒7中部開(kāi)有排氣孔，在向花鍵潤(rùn)滑液腔19內(nèi)注入潤(rùn)滑液時(shí)排氣孔用于將花鍵潤(rùn)滑液腔19內(nèi)部的空氣排出，排氣孔內(nèi)安裝排氣孔堵頭21，排氣孔堵頭21用于防止?jié)櫥毫鞒觥?br> [0026]限位環(huán)6為中心帶有內(nèi)螺紋的圓筒，限位環(huán)6外徑略小于彈簧保護(hù)筒7彈簧外支撐面的內(nèi)徑，限位環(huán)6外徑大于花鍵外筒4花鍵基圓(即花鍵齒底圓)的直徑，限位環(huán)6的內(nèi)螺紋與芯軸體I的限位螺紋104相配合，在起鉆過(guò)程中為限位環(huán)6花鍵外筒4提供向上的力，限位環(huán)6的底面為彈簧總成8的上支撐面。
[0027]所述的彈簧下封堵接頭11為圓柱殼體，外側(cè)的上部為彈簧保護(hù)筒連接螺紋、中部為接頭圓柱面、下部為增壓總成外筒連接螺紋，內(nèi)側(cè)為接頭內(nèi)圓柱面；接頭內(nèi)圓柱面的直徑略大于芯軸體I彈簧內(nèi)支撐圓柱面的外徑，在接頭內(nèi)圓柱面上設(shè)有密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)有彈簧腔密封總成9 ;接頭圓柱面的直徑與芯軸體I緊扣圓柱面外徑相等，在接頭圓柱面中部位于垂直于軸線的同一平面內(nèi)沿圓周方向均布四個(gè)徑向盲孔，盲孔深度小于該段壁厚，盲孔通過(guò)沿軸向?qū)?yīng)設(shè)置的環(huán)空流體入口流道23與彈簧下封堵接頭11的底面連通，環(huán)空流體入口過(guò)流壓緊頭22將環(huán)空流體入口單向閥10限位于盲孔之中，過(guò)流壓緊頭22為帶有直徑2-3mm圓孔的圓形孔板，環(huán)空流體入口單向閥10允許環(huán)空流體單向進(jìn)入環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔24 ;彈簧保護(hù)筒連接螺紋用于連接彈簧保護(hù)筒7，增壓總成外筒連接螺紋用于連接增壓總成外筒17。增壓缸套18、增壓總成外筒17及活塞總成14構(gòu)成構(gòu)成的腔體為大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26。
[0028]彈簧總成8為復(fù)位彈簧，彈簧總成8為螺旋彈簧與液體彈簧的組合或者碟形彈簧與液體彈簧的組合。彈簧總成8設(shè)置于限位環(huán)6下平面與彈簧下封堵接頭11上平面之間，用于裝置整體的復(fù)位。
[0029]如圖8所示，所述的增壓總成外筒17為圓柱殼體，圓柱殼體的外徑與芯軸體I緊扣圓柱面101外徑相等；增壓總成外筒17內(nèi)側(cè)由上到下依次為:彈簧下封堵接頭連接螺紋1701、缸套扶正面1702、缸套承壓面1703、鉆井液流動(dòng)孔1704和鉆頭連接扣1705。
[0030]彈簧下封堵接頭連接螺紋1701用于連接彈簧下封堵接頭11 ;缸套扶正面1702內(nèi)設(shè)有增壓缸套18 ;增壓缸套18為外徑小于缸套扶正面1702內(nèi)徑，內(nèi)徑略大于活塞總成14外徑的圓筒，與缸套承壓面1703的內(nèi)徑相等；缸套扶正面1702為增壓缸套提供徑向支撐，缸套扶正面1702的頂端開(kāi)有密封槽，密封槽內(nèi)安裝增壓缸套密封12 ;缸套扶正面1702與缸套承壓面1703之間的臺(tái)階面用于為增壓缸套提供軸向支撐；增壓缸套18內(nèi)壁精磨，用于減小與活塞體密封總成13之間的摩擦阻力；鉆頭連接扣1705用于連接鉆頭。
[0031]如圖9所示,活塞總成14,包括:活塞母體141、環(huán)空流體出口單向閥15、活塞體密封總成13、鉆具內(nèi)孔單向閥16 ;活塞母體141為圓柱殼體，活塞母體141內(nèi)部頂端帶有芯軸體連接螺紋1401，芯軸體連接螺紋1401用于連接芯軸體I ;活塞母體141下部設(shè)有單向閥安裝孔1402，用于安裝鉆具內(nèi)孔單向閥16 ;鉆具內(nèi)孔單向閥16為僅允許鉆井液向井底流動(dòng)的閥體；活塞母體141外部上端外徑小、中部外徑大、下部外徑??；上端小外徑部位為上扣柱面1403、中部大直徑部位為密封扶正面1404 ;上扣柱面1403用于緊固螺紋，密封扶正面1404上設(shè)有活塞體密封總成13 ;活塞母體141下部小外徑部位可為活塞母體141以上鉆井介質(zhì)下流提供空間；活塞母體141周向均布上下貫通的環(huán)空流體出口流道25，環(huán)空流體出口流道25的下端設(shè)有環(huán)空流體出口單向閥安裝孔1405，環(huán)空流體出口單向閥安裝孔1405內(nèi)安裝環(huán)空流體出口單向閥15 ;環(huán)空流體出口單向閥15用于控制環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔24內(nèi)的鉆井液?jiǎn)蜗蜻M(jìn)入大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26。
[0032]上述提高油氣井鉆井速度的裝置工作原理如下:
[0033]芯軸體1、限位環(huán)6、活塞總成14通過(guò)螺紋連接組成鉆柱振動(dòng)連動(dòng)總成。芯軸體I頂端的鉆鋌扣用于連接上部鉆具；中部的花鍵體與花鍵外筒4內(nèi)部的花鍵配合用于傳遞鉆井扭矩，限位環(huán)6螺紋連接于芯軸體I限位螺紋上，限制花鍵的行程，且充當(dāng)彈簧總成8的支撐，還用來(lái)防井底靜止承振總成脫落；芯軸體I下端連接活塞總成14，活塞體密封總成13安裝于活塞總成14的周向槽體內(nèi)，用于分隔環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔24和大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26 ;活塞總成14周向均布多個(gè)環(huán)空流體出口流道25，環(huán)空流體出口流道25底端均設(shè)有環(huán)空流體出口單向閥15，可以使得環(huán)空流體單方向進(jìn)入大排量環(huán)空流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26 ;活塞總成14底端設(shè)有鉆具內(nèi)孔單向閥16，用于限制地面機(jī)泵提供的鉆井液?jiǎn)畏较蜻M(jìn)入大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26，與環(huán)空流體射流混合，從而產(chǎn)生大排量高壓脈沖環(huán)空流體射流。
[0034]防沖擊密封端蓋2、花鍵腔密封總成3、花鍵外筒4、注油孔堵頭5、排氣孔堵頭21、彈簧保護(hù)筒7、彈簧下封堵接頭11、彈簧腔密封總成9、環(huán)空流體入口單向閥10、環(huán)空流體入口過(guò)流壓緊頭24、增壓缸套18、增壓缸套密封12、增壓總成外筒17相連接構(gòu)成井底靜止承振總成。防沖擊密封端蓋2通過(guò)螺紋與花鍵外筒4連接，用于保護(hù)花鍵腔密封總成3，并承受與芯軸體I上部臺(tái)階面的沖擊；花鍵腔密封總成3安裝于花鍵外筒4上端開(kāi)設(shè)的密封槽內(nèi)，用于分隔環(huán)空鉆井液與花鍵潤(rùn)滑液腔19內(nèi)的潤(rùn)滑油；彈簧保護(hù)筒7的上部通過(guò)螺紋與花鍵外筒4下端連接，下部通過(guò)螺紋與彈簧下封堵接頭11上部相連接，用于保護(hù)筒內(nèi)的彈簧總成8 ;彈簧下封堵接頭11內(nèi)孔上部開(kāi)的密封槽裝有彈簧腔密封總成，用于分隔花鍵潤(rùn)滑液腔19內(nèi)的潤(rùn)滑液和環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔24內(nèi)的流體；彈簧下封堵接頭11軸向安裝多個(gè)環(huán)空流體入口過(guò)流壓緊頭22，環(huán)空流體入口過(guò)流壓緊頭22內(nèi)部裝有環(huán)空流體入口單向閥10，用于控制環(huán)空內(nèi)的帶有巖屑環(huán)空流體的鉆井液?jiǎn)畏较蜻M(jìn)入環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔24內(nèi)；環(huán)空流體入口流道23沿軸向均布于彈簧下封堵接頭11的環(huán)空流體入口單向閥10與環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔24之間；彈簧下封堵接頭11下部通過(guò)螺紋與增壓總成外筒17相連接，增壓總成外筒17內(nèi)部裝有增壓缸套18，增壓總成外筒17與增壓缸套18之間裝有增壓缸套密封12，用于分隔大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26與井眼環(huán)空內(nèi)的流體；增壓總成外筒17下端帶有鉆頭扣，用于連接鉆頭。
[0035]鉆井過(guò)程中，由于鉆柱與井壁的碰摩、鉆頭在井底的跳動(dòng)等引起鉆柱縱向振動(dòng)。當(dāng)鉆柱振動(dòng)時(shí)，鉆柱振動(dòng)連動(dòng)總成相對(duì)于井底靜止承振總成產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)速度呈現(xiàn)周期性變化，當(dāng)向下振動(dòng)時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度由O加速到某一速度后速度降低直至歸O，向下振動(dòng)結(jié)束；當(dāng)向上振動(dòng)開(kāi)始時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度由O加速到反方向的某一速度后速度降低直至歸O，再開(kāi)始向下振動(dòng)，如此周而復(fù)始。鉆柱向下振動(dòng)時(shí)，井底鉆具組合帶動(dòng)鉆柱振動(dòng)連動(dòng)總成相對(duì)井底靜止承振總成向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)鉆井液在增壓缸套18內(nèi)截面的過(guò)流速度時(shí)，環(huán)空流體出口單向閥15及鉆具內(nèi)孔單向閥16關(guān)閉、大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26內(nèi)液體壓力升高，鉆頭上安裝的普通噴嘴上形成高壓正脈沖環(huán)空流體射流；與此同時(shí)，環(huán)空攜有小顆粒巖屑的鉆井液經(jīng)環(huán)空流體入口過(guò)流壓緊頭22篩孔的過(guò)濾，流過(guò)環(huán)空流體入口單向閥10、環(huán)空流體入口流道23進(jìn)入到環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔24，為鉆柱向上振動(dòng)時(shí)環(huán)空流體進(jìn)入大排量流體射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26提供準(zhǔn)備。鉆柱向上振動(dòng)時(shí)，井底鉆具組合帶動(dòng)鉆柱振動(dòng)連動(dòng)總成相對(duì)井底靜止承振總成向上運(yùn)動(dòng)，環(huán)空流體出口單向閥15及鉆具內(nèi)孔單向閥16開(kāi)啟、鉆具中空的鉆井液正常流到井底，發(fā)揮其作用，與此同時(shí)，環(huán)空流體入口單向閥10關(guān)閉，環(huán)空流體出口單向閥15開(kāi)啟、攜有小顆粒巖屑的鉆井液經(jīng)環(huán)空流體出口流道25、環(huán)空流體出口單向閥15進(jìn)入到大排量環(huán)空射流脈動(dòng)增壓調(diào)制腔26中，等待鉆柱向下振動(dòng)時(shí)再次形成大排量高壓正脈沖流體射流。如此周而復(fù)始，裝置利用產(chǎn)生的大排量高壓正脈沖射流在井底提高破巖效率，增強(qiáng)井底攜巖效果，從而提高鉆進(jìn)速度。
【權(quán)利要求】
1.一種提高油氣井鉆井速度的裝置，包括:芯軸體、花鍵外筒、彈簧保護(hù)筒、彈簧總成、彈簧下封堵接頭、活塞總成、增壓總成外筒；其特征在于:芯軸體與活塞總成螺紋連接；花鍵外筒、彈簧保護(hù)筒、彈簧下封堵接頭、增壓總成外筒通過(guò)螺紋連接；彈簧總成置于彈簧保護(hù)筒內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，所述的芯軸體沿著其軸線開(kāi)有圓孔，圓芯軸體的頂端帶有鉆鋌扣，芯軸體外部由頂端到底端依次為:緊扣圓柱面、滑動(dòng)密封面、花鍵體、限位螺紋、彈簧內(nèi)支撐圓柱面、活塞螺紋；滑動(dòng)密封面為鍍鉻圓柱面，滑動(dòng)密封面的直徑小于緊扣圓柱面的直徑；花鍵體齒頂圓直徑與滑動(dòng)密封面外徑相等，花鍵體齒根圓直徑大于限位螺紋大徑；限位螺紋小徑大于彈簧內(nèi)支撐圓柱面直徑；彈簧內(nèi)支撐圓柱面直徑大于活塞螺紋大徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，所述的花鍵外筒為圓柱殼體，花鍵外筒外側(cè)的上部為端蓋連接外螺紋、中部為圓柱面、下部為彈簧保護(hù)筒連接外螺紋，花鍵外筒圓柱面部分的外徑與芯軸體的緊扣圓柱面外徑相等；花鍵外筒內(nèi)側(cè)的上部為扶正圓筒、下部為內(nèi)花鍵，扶正圓筒的內(nèi)徑略大于芯軸體滑動(dòng)密封面的外徑；內(nèi)花鍵與芯軸體的花鍵體相配合，并形成花鍵潤(rùn)滑液腔；花鍵外筒頂端安裝防沖擊密封端蓋，花鍵外筒的頂端內(nèi)側(cè)設(shè)有花鍵腔密封總成；花鍵外筒中部開(kāi)有注油孔，注油孔內(nèi)安裝注油孔堵頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，防沖擊密封端蓋的外徑與緊扣圓柱面的外徑相等，防沖擊密封端蓋的頂端開(kāi)有圓孔，該圓孔的直徑略大于滑動(dòng)密封面的外徑，該圓孔與滑動(dòng)密封面形成密封允許的間隙；防沖擊密封端蓋的側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)有端蓋螺紋，防沖擊密封端蓋通過(guò)端蓋螺紋與花鍵外筒的端蓋連接外螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述 的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，所述的彈簧保護(hù)筒為圓柱殼體，彈簧保護(hù)筒的外徑與緊扣圓柱面的外徑相等；彈簧保護(hù)筒內(nèi)側(cè)的上部為上螺紋、中部為彈簧外支撐面、下部為下螺紋；彈簧外支撐面的內(nèi)徑大于彈簧直徑2-6mm ；彈簧保護(hù)筒中部開(kāi)有排氣孔，排氣孔內(nèi)安裝排氣孔堵頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，限位環(huán)為中心帶有內(nèi)螺紋的圓筒，限位環(huán)外徑略小于彈簧保護(hù)筒彈簧外支撐面的內(nèi)徑，限位環(huán)外徑大于花鍵外筒花鍵基圓的直徑，限位環(huán)的內(nèi)螺紋與芯軸體的限位螺紋相配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，所述的彈簧下封堵接頭為圓柱殼體，外側(cè)的上部為彈簧保護(hù)筒連接螺紋、中部為接頭圓柱面、下部為增壓總成外筒連接螺紋，內(nèi)側(cè)為接頭內(nèi)圓柱面；接頭內(nèi)圓柱面的直徑略大于芯軸體彈簧內(nèi)支撐圓柱面的外徑，在接頭內(nèi)圓柱面上設(shè)有密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)有彈簧腔密封總成；接頭圓柱面的直徑與芯軸體緊扣圓柱面外徑相等，在接頭圓柱面中部位于垂直于軸線的同一平面內(nèi)沿圓周方向均布四個(gè)徑向盲孔，盲孔深度小于該段壁厚，盲孔通過(guò)沿軸向?qū)?yīng)設(shè)置的環(huán)空流體入口流道與彈簧下封堵接頭的底面連通，環(huán)空流體入口過(guò)流壓緊頭將環(huán)空流體入口單向閥限位于盲孔之中，過(guò)流壓緊頭為帶有直徑2-3_圓孔的圓形孔板，環(huán)空流體入口單向閥允許環(huán)空流體單向進(jìn)入環(huán)空鉆井液儲(chǔ)存腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，彈簧總成為螺旋彈簧與液體彈簧的組合或者碟形彈簧與液體彈簧的組合；彈簧總成設(shè)置于限位環(huán)下平面與彈簧下封堵接頭上平面之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，所述的增壓總成外筒為圓柱殼體，圓柱殼體的外徑與芯軸體緊扣圓柱面外徑相等；增壓總成外筒內(nèi)側(cè)由上到下依次為:彈簧下封堵接頭連接螺紋、缸套扶正面、缸套承壓面、鉆井液流動(dòng)孔和鉆頭連接扣；彈簧下封堵接頭連接螺紋用于連接彈簧下封堵接頭；缸套扶正面內(nèi)設(shè)有增壓缸套；增壓缸套為外徑小于缸套扶正面內(nèi)徑，內(nèi)徑略大于活塞總成外徑的圓筒，與缸套承壓面的內(nèi)徑相等；缸套扶正面的頂端開(kāi)有密封槽，密封槽內(nèi)安裝增壓缸套密封；增壓缸套內(nèi)壁精磨。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的提高油氣井鉆井速度的裝置，其特征在于，活塞總成，包括:活塞母體、環(huán)空流體出口單向閥、活塞體密封總成、鉆具內(nèi)孔單向閥；活塞母體為圓柱殼體，活塞母體內(nèi)部頂端帶有芯軸體連接螺紋；活塞母體下部設(shè)有單向閥安裝孔，單向閥安裝孔內(nèi)安裝鉆具內(nèi)孔單向閥；活塞母體外部上端外徑小、中部外徑大、下部外徑??；上端小外徑部位為上扣柱面、中部大直徑部位為密封扶正面；密封扶正面上設(shè)有活塞體密封總成；活塞母體周向均布上下貫通的環(huán)空流體出口流道，環(huán)空流體出口流道的下端設(shè)有環(huán)空流體出口單向閥安裝孔 ，環(huán)空流體出口單向閥安裝孔內(nèi)安裝環(huán)空流體出口單向閥。
【文檔編號(hào)】E21B7/24GK103899250SQ201410153115
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】劉永旺, 管志川 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)