鉆壓推加器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鉆壓推加器，包括上接頭、下接頭、外殼、活塞和節(jié)流環(huán)；外殼為中空筒，外殼的一端與上接頭的一端相連接，活塞能上下活動地置于外殼的內腔中；活塞遠離上接頭的一端伸出外殼，活塞的伸出端與外殼之間滑動密封配合，活塞的伸出端與下接頭的一端相連接；節(jié)流環(huán)與活塞的伸出端相連接，用于產生節(jié)流壓差；上接頭、活塞、節(jié)流環(huán)和下接頭上分別設置貫通孔，各貫通孔依次相連，形成導液通道；活塞的下部設置至少一個從活塞的貫通孔內壁貫通到活塞的外壁的泄壓孔，泄壓孔隨活塞上下滑動而縮進或伸出外殼，本發(fā)明實現(xiàn)了鉆壓可調節(jié)，并能在地面判斷鉆孔完成。
【專利說明】
鉆壓推加器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井套管鉆孔的【技術領域】，特別涉及一種適用于石油、煤炭、天然氣等行業(yè)的徑向水平井作業(yè)時的套管鉆孔技術。

【背景技術】
[0002]水射流鉆徑向水平井技術是一種在直井內鉆多分支徑向井的技術，能滿足低品位油氣藏動用、老井增產的需要，克服采用常規(guī)直井開發(fā)面臨的多井低產問題，避免使用水平井等大規(guī)模增產措施帶來的高成本。
[0003]在水射流鉆徑向水平井作業(yè)過程中，需要首先對套管進行開窗，為水射流鉆進地層做準備。套管開窗的常用方式是鉆孔，即在井下導向器的引導下，利用液力驅動螺桿馬達和萬向節(jié)柔性軸組合鉆具鉆穿套管。
[0004]在套管鉆孔的過程中，鉆頭切削套管需要適合穩(wěn)定的鉆壓和轉速。在井下過導向器工況下，鉆壓難以精確控制。鉆壓過大，易導致鉆頭崩刃、卡鉆，甚至萬向節(jié)軟軸斷裂。鉆壓過小，鉆頭易磨損，無法鉆穿套管。而鉆壓波動過大、不穩(wěn)定，也會造成鉆頭切削不均，崩刃，使鉆頭失效。
[0005]目前涉及鉆壓穩(wěn)定方面的技術的主要問題是:鉆頭鉆進過程中鉆壓不可控；采用常規(guī)鍵連接傳遞扭矩，承載能力差；鉆孔完成后地面無法判斷鉆孔完成。


【發(fā)明內容】

[0006]為解決上述的技術問題，本發(fā)明提出一種鉆壓推加器來實現(xiàn)鉆壓可調節(jié)，地面能通過壓力值判斷鉆孔完成。
[0007]本發(fā)明的一種鉆壓推加器，包括上接頭、下接頭、外殼、活塞和節(jié)流環(huán)；所述外殼為中空筒，所述外殼的一端與所述上接頭的一端相連接，所述活塞能上下活動地置于所述外殼的內腔中；
[0008]所述活塞遠離所述上接頭的一端伸出所述外殼，所述活塞的伸出端與所述外殼之間滑動密封配合，所述活塞的伸出端與所述下接頭的一端相連接；所述節(jié)流環(huán)與所述活塞的伸出端相連接，用于產生節(jié)流壓差；
[0009]所述上接頭、所述活塞、所述節(jié)流環(huán)和所述下接頭上分別設置貫通孔，各所述貫通孔依次相連，形成導液通道；所述活塞的下部設置至少一個從所述活塞的貫通孔內壁貫通到所述活塞的外壁的泄壓孔，所述泄壓孔隨所述活塞上下滑動而縮進或伸出所述外殼。
[0010]作為一種可實施的方式，所述泄壓孔的數(shù)量為兩個，兩個所述泄壓孔沿所述活塞的徑向對稱布置。
[0011]作為一種可實施的方式，所述外殼的內壁上設置第一軸肩，所述活塞的外壁上設置臺階；所述活塞朝遠離所述上接頭的方向滑動伸出，直至所述臺階抵靠在所述第一軸肩上。
[0012]作為一種可實施的方式，所述第一軸肩與所述臺階之間設置定位塊，所述臺階通過所述定位塊抵靠在所述第一軸肩上。
[0013]作為一種可實施的方式，所述外殼的內腔中還設置彈性件；所述彈性件的一端抵靠在所述定位塊上，其另一端抵靠在所述外殼上。
[0014]作為一種可實施的方式，所述第一軸肩位于所述外殼的中部，所述臺階位于所述活塞的中部；所述外殼下部的內壁上設置第二軸肩，所述彈性件的另一端抵靠在所述第二軸肩上。
[0015]作為一種可實施的方式，所述外殼與所述上接頭之間通過連接體連接，所述連接體上設置貫通孔，所述連接體的貫通孔內壁上設置花鍵槽；
[0016]所述活塞的外壁上與所述連接體相對應的位置設置花鍵，所述花鍵與所述花鍵槽相配合。
[0017]作為一種可實施的方式，所述上接頭與所述連接體之間、所述外殼與所述連接體之間分別設置殼體密封件，所述上接頭與所述連接體之間為螺紋連接；
[0018]所述活塞的伸出端與所述外殼之間設置活塞密封件。
[0019]作為一種可實施的方式，所述節(jié)流環(huán)的數(shù)量為至少一個，各個所述節(jié)流環(huán)的貫通孔的直徑互不相同。
[0020]作為一種可實施的方式，所述活塞的伸出端的端面上設置凹槽，所述節(jié)流環(huán)置于所述凹槽內。
[0021]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術的有益效果在于:根據(jù)鉆頭切削套管時轉速與切削量的匹配特性，通過調節(jié)地面高壓泵的排量，調節(jié)節(jié)流壓差，從而調節(jié)鉆頭鉆進過程中鉆壓的大小。鉆孔完成后，泄壓孔卸載，地面通過壓力值的降低判斷鉆孔完成。
[0022]定位塊保證了有效的抵靠，同時避免了活塞與外殼之間的磕碰，彈性件緩沖了鉆孔時的振動，降低了對鉆頭的沖擊，避免鉆頭崩刃、卡鉆，提高了使用壽命。更換具有不同節(jié)流孔直徑的節(jié)流環(huán)，可以形成不同的活塞推動力，從而將壓力傳遞至鉆頭。
[0023]活塞采用液力驅動，自動進給，有效控制鉆頭的進給量，現(xiàn)場施工的操作性強，同時液體也能緩沖振動。采用花鍵連接能可靠傳遞扭矩，提高承載能力，方便維護和安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明鉆壓推加器在裝配狀態(tài)的示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明鉆壓推加器在泄壓狀態(tài)的示意圖；
[0026]圖3為圖1中活塞在A-A截面的示意圖；
[0027]圖4為圖1的連接體在A-A截面的示意圖。
[0028]1-上接頭；2_活塞；201_泄壓孔；202_臺階；203_花鍵；
[0029]3-連接體；4_外殼；402_第一軸肩；404_第二軸肩；
[0030]5-定位塊；6_彈性件；7_活塞密封件；8_節(jié)流環(huán)；9_下接頭；10_殼體密封件。

【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術特征和優(yōu)點進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的部分實施例，而不是全部實施例。
[0032]請參閱圖1所示，本發(fā)明的鉆壓推加器，包括上接頭1、活塞2、外殼4、節(jié)流環(huán)8和下接頭9。外殼4為中空筒，外殼4的一端與上接頭1的一端相連接；活塞2能上下活動地置于外殼4的內腔中。活塞2遠離上接頭1的一端向下滑動伸出外殼4，活塞2的伸出端與外殼4之間滑動密封配合，活塞2的伸出端與下接頭9的一端相連接。
[0033]節(jié)流環(huán)8與活塞2的伸出端相連接，用于產生節(jié)流壓差。上接頭1、活塞2、節(jié)流環(huán)8和下接頭9上分別設置貫通孔，各貫通孔(上接頭1的貫通孔、活塞2的貫通孔、節(jié)流環(huán)8的貫通孔和下接頭9的貫通孔)依次相連，形成貫通的導液通道，其中的液體能緩沖鉆進過程中的振動。較優(yōu)地，在本實施例中，上接頭1的貫通孔、活塞2的貫通孔、節(jié)流環(huán)8的貫通孔與下接頭9的貫通孔同軸。節(jié)流環(huán)8的貫通孔即為節(jié)流孔。
[0034]活塞2的下部設置至少一個泄壓孔201，泄壓孔201從活塞2的貫通孔的內壁貫通到活塞2的外壁，泄壓孔201在裝配狀態(tài)時保持密封，泄壓孔201隨活塞2的上下滑動而縮進或伸出外殼4。請參閱圖2所示，活塞2朝遠離上接頭1的方向滑動伸出，直至泄壓孔201隨活塞2向下的滑動而逐漸露出，泄壓孔201露出時活塞2到達運動行程的末端，鉆壓推加器自動泄壓，此時鉆孔完成，地面通過壓力值的降低判斷鉆孔完成。
[0035]活塞2由液力驅動，自動進給，有效控制鉆頭的進給量，現(xiàn)場施工的操作性強。
[0036]根據(jù)鉆頭切削套管時轉速與切削量的匹配特性，在一定的系統(tǒng)流量下，通過調節(jié)地面高壓泵的排量形成不同的節(jié)流壓差，依靠節(jié)流壓差在導液通道的承壓面積上形成軸向壓力控制鉆壓，從而調節(jié)鉆頭鉆進過程中鉆壓的大小，節(jié)流環(huán)8也能緩沖振動對鉆頭的沖擊。
[0037]作為一種可實施的方式，泄壓孔201的數(shù)量為兩個，兩個泄壓孔201沿活塞2的徑向對稱布置。
[0038]作為一種可實施的方式，外殼4的內壁上設置第一軸肩402，活塞2的外壁上設置臺階202 ;活塞2朝遠離上接頭1的方向向下滑動伸出，直至活塞2到達運動行程的末端，此時臺階202抵靠在第一軸肩402上，臺階202與第一軸肩402配合，可保證活塞2的可靠限位。
[0039]作為一種可實施的方式，第一軸肩402與臺階202之間設置定位塊5，臺階202通過定位塊5抵靠在第一軸肩402上。定位塊5保證了有效的抵靠，同時緩沖了活塞2與外殼4之間的磕碰。
[0040]作為一種可實施的方式，外殼4的內腔中還設置彈性件6 ;本實施例中，彈性件6為彈簧。彈性件6的一端抵靠在定位塊5上，彈性力的作用使定位塊5抵靠在臺階202上，彈性件6的另一端抵靠在外殼4上。地面高壓泵通過上接頭1注入液體，活塞2受軸向力向下滑動，彈性件6壓縮，彈性件6緩沖了鉆孔時的振動，降低了對鉆頭的沖擊，避免鉆頭崩刃、卡鉆，提高了鉆壓推加器和鉆頭的使用壽命；同時還彈性件6能在泄壓后使活塞2復位。
[0041]較優(yōu)地，活塞2到達運動行程的末端，鉆壓推加器自動泄壓，此時彈性件6回彈，活塞2向上復位到裝配狀態(tài)，泄壓孔201隨活塞2向上的滑動而縮進外殼4。作為一種可實施的方式，第一軸肩402位于外殼4的中部，臺階202位于活塞2的中部；本實施例中，外殼4下部(靠近下接頭9的一端)的內壁上設置第二軸肩404，彈性件6的另一端抵靠在第二軸肩404上。彈性件6的另一端還可以抵靠在第一軸肩402上。
[0042]作為一種可實施的方式，外殼4與上接頭1之間通過連接體3連接，連接體3上設置貫通孔。液體從導液通道注入，活塞2向下滑動伸出，上接頭1的貫通孔、連接體3的貫通孔、活塞2的貫通孔、節(jié)流環(huán)8的貫通孔與下接頭9的貫通孔連通，形成鉆壓推加器的液壓腔，節(jié)流壓差在液壓腔的承壓面積上形成軸向壓力，同時液壓腔能緩沖振動。當活塞2到達運動行程的末端，液壓腔與外部連通，鉆壓推加器自動泄壓。
[0043]請參閱圖3和圖4所示，連接體3的貫通孔內壁上設置花鍵槽；活塞2的外壁上與連接體3相對應的位置設置花鍵203，花鍵203與花鍵槽相配合。采用花鍵連接能可靠傳遞扭矩，傳遞的扭矩大，提高承載能力，不容易卡死，方便安裝和維護，提高了使用壽命。花鍵連接還可以為活塞2的上下滑動起導向作用。
[0044]作為一種可實施的方式，上接頭1與連接體3之間、外殼4與連接體3之間分別設置殼體密封件10，上接頭1與連接體3之間為螺紋連接，以傳遞扭矩。較優(yōu)地，外殼4與連接體3之間為螺紋連接。較優(yōu)地，活塞2的伸出端與外殼4之間設置活塞密封件7。
[0045]本實施例中，如圖2所示，活塞密封件7的數(shù)量為兩個，活塞2的伸出端與外殼4之間通過活塞密封件7密封配合；上接頭1與連接體3之間、外殼4與連接體3之間分別設置一個殼體密封件10，用以密封配合，活塞密封件7和殼體密封件10防止液壓腔中的液體溢出。
[0046]作為一種可實施的方式，節(jié)流環(huán)8的數(shù)量為至少一個，各個節(jié)流環(huán)8的貫通孔的直徑互不相同。根據(jù)鉆頭工作特性與施工排量，通過更換節(jié)流環(huán)8，使用節(jié)流環(huán)8的不同孔徑，調節(jié)活塞2受到的不同大小的軸向推動力。拆卸下接頭9，即可方便地更換節(jié)流環(huán)8，匹配合適孔徑的節(jié)流環(huán)8即可調節(jié)活塞2傳遞到鉆頭的壓力。
[0047]作為一種可實施的方式，活塞2的伸出端的端面上設置凹槽，節(jié)流環(huán)8置于凹槽內。較優(yōu)地，下接頭9與活塞2之間為螺紋連接，本實施例中，下接頭9上設置內螺紋，活塞2上設置外螺紋。
[0048]綜上所述，鉆壓推加器的工作過程如下:上接頭1的上端與鉆柱工具串螺紋連接，以傳遞扭矩；下接頭9連接萬向節(jié)軟軸，萬向節(jié)軟軸再連接鉆頭。油氣井套管鉆孔作業(yè)時，先下入導向器至設計深度方位，再將套管鉆孔鉆柱下至導向器內定位。
[0049]根據(jù)鉆頭和馬達的參數(shù)進行鉆壓匹配，在地面通過調節(jié)液體介質的流量控制鉆壓的大小，調節(jié)地面高壓泵的排量即可控制鉆壓。地面高壓泵經(jīng)鉆柱管道泵入液體，液體通過節(jié)流環(huán)8的節(jié)流孔時產生一定壓差，壓差推動活塞2，不同的節(jié)流環(huán)8導致不同的推動力，活塞2往下壓縮彈性件6，再經(jīng)萬向節(jié)將壓力傳遞至鉆頭。鉆孔過程中產生的波動經(jīng)液壓腔內液體和彈性件6緩沖，能夠穩(wěn)定地鉆進。
[0050]套管鉆孔作業(yè)完成，活塞2到達運動行程的末端，泄壓孔201隨活塞2的向下滑動而滑過密封，逐漸露出與外部連通，卸載部分壓差，地面可通過壓力值的降低確認鉆孔作業(yè)完成。
[0051]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，應當理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍。特別指出，對于本領域技術人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種鉆壓推加器，包括上接頭和下接頭，其特征在于，所述鉆壓推加器還包括外殼、活塞和節(jié)流環(huán)；所述外殼為中空筒，所述外殼的一端與所述上接頭的一端相連接，所述活塞能上下活動地置于所述外殼的內腔中； 所述活塞遠離所述上接頭的一端伸出所述外殼，所述活塞的伸出端與所述外殼之間滑動密封配合，所述活塞的伸出端與所述下接頭的一端相連接；所述節(jié)流環(huán)與所述活塞的伸出端相連接，用于產生節(jié)流壓差； 所述上接頭、所述活塞、所述節(jié)流環(huán)和所述下接頭上分別設置貫通孔，各所述貫通孔依次相連，形成導液通道；所述活塞的下部設置至少一個從所述活塞的貫通孔內壁貫通到所述活塞的外壁的泄壓孔，所述泄壓孔隨所述活塞上下滑動而縮進或伸出所述外殼。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述泄壓孔的數(shù)量為兩個，兩個所述泄壓孔沿所述活塞的徑向對稱布置。
3.根據(jù)權利要求1所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述外殼的內壁上設置第一軸肩，所述活塞的外壁上設置臺階；所述活塞朝遠離所述上接頭的方向滑動伸出，直至所述臺階抵靠在所述第一軸肩上。
4.根據(jù)權利要求3所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述第一軸肩與所述臺階之間設置定位塊，所述臺階通過所述定位塊抵靠在所述第一軸肩上。
5.根據(jù)權利要求4所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述外殼的內腔中還設置彈性件；所述彈性件的一端抵靠在所述定位塊上，其另一端抵靠在所述外殼上。
6.根據(jù)權利要求5所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述第一軸肩位于所述外殼的中部，所述臺階位于所述活塞的中部；所述外殼下部的內壁上設置第二軸肩，所述彈性件的另一端抵靠在所述第二軸肩上。
7.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述外殼與所述上接頭之間通過連接體連接，所述連接體上設置貫通孔，所述連接體的貫通孔內壁上設置花鍵槽； 所述活塞的外壁上與所述連接體相對應的位置設置花鍵，所述花鍵與所述花鍵槽相配入口 ο
8.根據(jù)權利要求7所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述上接頭與所述連接體之間、所述外殼與所述連接體之間分別設置殼體密封件，所述上接頭與所述連接體之間為螺紋連接； 所述活塞的伸出端與所述外殼之間設置活塞密封件。
9.根據(jù)權利要求1所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述節(jié)流環(huán)的數(shù)量為至少一個，各個所述節(jié)流環(huán)的貫通孔的直徑互不相同。
10.根據(jù)權利要求1所述的鉆壓推加器，其特征在于，所述活塞的伸出端的端面上設置凹槽，所述節(jié)流環(huán)置于所述凹槽內。
【文檔編號】E21B29/06GK104405321SQ201410561814
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】胡強法, 蓋志亮, 張友軍, 于東兵, 張炎, 朱峰 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術研究院, 中國石油集團鉆井工程技術研究院江漢機械研究所