可控式水力脉冲钻井提速工具制造技术

本发明专利技术公开了一种可控式水力脉冲钻井提速工具，包括：马达转子，其为空心且等壁厚，所述马达转子的上端轴向延伸且径向凹陷形成台阶状的连接头；M型球座，其为圆筒状且其下端密封，所述M型球座同轴设置在所述连接头的正上方，所述M型球座的外壁的下端内陷形成圆筒状的第一凹槽，所述第一凹槽将所述M型球座的外壁分隔为由内至外的竖直的第一座壁和第二座壁；所述第二座壁的内壁内嵌至少一圈密封圈；弹簧；其中，当所述弹簧被压缩至极限状态时，所述密封圈的内侧无缝紧贴在所述连接头的外壁上至少一圈。本发明专利技术具有减少起钻具下钻次数、使用寿命长等优点，可广泛应用于钻井工具技术领域。

Controllable hydraulic pulse drilling speed lifting tool

The invention discloses a controllable hydraulic pulse drilling tool, which comprises a motor rotor, which is hollow and wall thickness, the upper end of the motor rotor axial extension and radial joint formation step shaped depression; M type sealing tee, and the lower end of the cylindrical coaxial, the M type. Set just above the connecting head, the first groove outer wall at the lower end of the M type tee invagination of the cylinder, the first groove will be vertical to the outside of the separation of the M type ball from inside the first outer wall and the second wall embedded in the inner wall of the seat; second seat wall at least one sealing ring; spring; among them, when the spring is compressed to the limit state, the sealing ring of the inner wall close to the seamless in the connecting head on at least one circle. The invention has the advantages of reducing drilling drilling times, long service life, can be widely applied to the technical field of drilling tools.

【技术实现步骤摘要】
可控式水力脉冲钻井提速工具
本专利技术涉及钻井工具
更具体地说，本专利技术涉及一种可控式水力脉冲钻井提速工具。
技术介绍
随着石油工业的发展，目前油田钻井已由原来的定向井逐渐向水平井发展，而在水平井钻进过程中，由于钻具自身重力作用，造成钻具在钻进时与井壁摩阻过大，严重影响钻速，甚至造成钻具托压不能加压到钻头。因此降低摩阻、减少卡钻事故，增加动钻压、提高钻井效率是当前钻井工程中迫切需要解决的问题。研究发现泥浆通过该工具时可形成泥浆压力大小周期性变化，从而使与其连接的钻具承受周期性的轴向冲击力，引起钻具在钻进过程中产生振动，因此能减少钻具与井壁的摩擦，改善钻压传递的效果，提高对工具面的控制，进而达到提高钻速、节约钻井成本的目的。现有的减摩降阻工具如专利CN103696693A钻井用水力振荡器、CN102704842A一种钻井用水力振荡器所描述，其结构类似，都是由动力部分、阀板系统组成，工具的动力部分由单头螺杆马达组成，当流体流经动力部分时，驱动转子转动，带动与其末端连接的动阀片在一个平面上往复运动，因动阀片和静阀片紧密贴合，所以转子转动会导致两个阀片孔口相错或者重合，相错或者重合就导致上游压力发生变化，周期性的运动导致流体流经孔口的过流面积周期性的变化，当两个阀口重合面积最少时，工具产生最大压力降，当两个阀口重合面积最大时，工具产生最小压力降。动力部分使上游压力周期性的作用于钻具上，形成钻具整体周期性振动。减摩降阻工具已经投入商业应用多年，提速提效十分明显，但是其寿命受螺杆马达寿命的影响。而在实际钻井过程中，在实施定向钻井作业时，才能发挥工具减摩降阻的功效，而在复合钻进时，钻具不存在托压现象，这时工具本身也不需要发挥功效，因此研究一种可控式水力脉冲钻井提速工具将大大延长工具的使用寿命，可以减少钻具起下钻，节约钻井时间和钻井成本，提供经济效益，推广应用前景也十分广阔。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种减少起下钻次数、使用寿命长的可控式水力脉冲钻井提速工具。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种可控式水力脉冲钻井提速工具，包括：马达转子，其为空心且等壁厚，所述马达转子的上端轴向延伸且径向凹陷形成台阶状的连接头；M型球座，其为圆筒状且其下端密封，所述M型球座同轴设置在所述连接头的正上方，所述M型球座的外壁的下端内陷形成圆筒状的第一凹槽，所述第一凹槽将所述M型球座的外壁分隔为由内至外的竖直的第一座壁和第二座壁；所述第二座壁的内壁内嵌至少一圈密封圈；弹簧，其同轴套设在所述第一座壁的外部，所述弹簧的下端固定在所述连接头的台阶上，且所述弹簧的上端固定在所述第一凹槽的顶面；其中，当所述弹簧被压缩至极限状态时，所述密封圈的内侧无缝紧贴在所述连接头的外壁上至少一圈。优选地，所述的可控式水力脉冲钻井提速工具，还包括泥浆过滤器和球体；所述泥浆过滤器水平设置在所述M型球座的正上方，且其将所述球体卡在所述泥浆过滤器和M型球座之间。优选地，所述的可控式水力脉冲钻井提速工具，还包括限位块，其为圆筒状且同轴固定在所述第一凹槽的顶面，所述限位块的内壁贴合所述弹簧的外壁。优选地，所述的可控式水力脉冲钻井提速工具，还包括马达定子、上接头、下接头；所述马达定子的上下两端均具有内螺纹；所述上接头的下端具有外螺纹，且其通过螺纹与所述马达定子的上端固定连接；所述下接头的上端具有外螺纹，且其通过螺纹与马达定子的下端固定连接。优选地，所述第二座壁的下端的内壁凹陷形成筒状第二凹槽；当所述弹簧处于最大伸长量时，所述第二座壁的下端位于所述连接头的上端的下方。优选地，所述泥浆过滤器的下方设置有倒V型的挡板，所述挡板的夹角为30°-45°，所述挡板的下表面贴合设置一层弹性橡胶。优选地，所述挡板的下端倾斜设置多个刀片，所述刀片的刀口朝外。本专利技术至少包括以下有益效果：(1)本专利技术提供的可控式水力脉冲钻井提速工具能根据钻井工况的变化，通过调整流体压力的变化实现转子中心流道的开启与关闭，实现螺杆马达的静止与转动，使其在定向钻井作业时发挥减摩降阻的作用，在复合钻井作业时转子静止，从而大大延长工具的使用寿命，减少起下钻次数，实现提高钻速，提高钻井效率，节约钻井成本的目的。(2)本专利技术提供的可控式水力脉冲钻井提速工具结构和加工制造简单，控制方便，使用成本低。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术在定向作业时的状态示意图；图3为本专利技术在复合钻进作业时的状态示意图；图4为本专利技术所述的M型球座的结构示意图；图5为本专利技术所述的挡板与泥浆过滤器的连接关系图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1-5所示，本专利技术提供一种可控式水力脉冲钻井提速工具，包括：马达转子1，其为空心且等壁厚，所述马达转子1的上端轴向延伸且径向凹陷形成台阶状的连接头7；M型球座2，其为圆筒状且其下端密封，所述M型球座2同轴设置在所述连接头7的正上方，所述M型球座2的外壁的下端内陷形成圆筒状的第一凹槽3，所述第一凹槽3将所述M型球座2的外壁分隔为由内至外的竖直的第一座壁4和第二座壁5；所述第二座壁5的内壁内嵌至少一圈密封圈12；弹簧6，其同轴套设在所述第一座壁4的外部，所述弹簧6的下端固定在所述连接头7的台阶上，且所述弹簧的上端固定在所述第一凹槽3的顶面；其中，当所述弹簧6被压缩至极限状态时，所述密封圈12的内侧无缝紧贴在所述连接头7的外壁上至少一圈。当定向作业时，增大泥浆压力，M型球座2受力下移并压缩弹簧6，实现M型球座2和转子之间的密封，此时泥浆带动转子转动，使动静阀片之间的过流面积发生变化，从而引起正、余弦变化规律的压力脉冲，进而实现工具减摩降阻和提速增效；当复合钻作业时，减小泥浆压力，此时M型球座2在弹簧6的力的作业下回弹，使其与转子上端面脱开，密封失效，泥浆就会从空心转子中流出，此时转子几乎不转动，流经动静阀片阀口的过流面积不发生变化，因此钻具没有压力脉动产生，钻具就不会发生轴向振动。所述的可控式水力脉冲钻井提速工具，还包括泥浆过滤器8和球体9；所述泥浆过滤器8水平设置在所述M型球座2的正上方，且其将所述球体9卡在所述泥浆过滤器8和M型球座2之间。设置球体，可增大M型球座受力面积。所述的可控式水力脉冲钻井提速工具，还包括限位块10，其为圆筒状且同轴固定在所述第一凹槽3的顶面，所述限位块10的内壁贴合所述弹簧6的外壁。限位块在弹簧的上下伸缩过程中起到限位及导向的作用。所述的可控式水力脉冲钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控式水力脉冲钻井提速工具，其特征在于，包括：马达转子，其为空心且等壁厚，所述马达转子的上端轴向延伸且径向凹陷形成台阶状的连接头；M型球座，其为圆筒状且其下端密封，所述M型球座同轴设置在所述连接头的正上方，所述M型球座的外壁的下端内陷形成圆筒状的第一凹槽，所述第一凹槽将所述M型球座的外壁分隔为由内至外的竖直的第一座壁和第二座壁；所述第二座壁的内壁内嵌至少一圈密封圈；弹簧，其同轴套设在所述第一座壁的外部，所述弹簧的下端固定在所述连接头的台阶上，且所述弹簧的上端固定在所述第一凹槽的顶面；其中，当所述弹簧被压缩至极限状态时，所述密封圈的内侧无缝紧贴在所述连接头的外壁上至少一圈。

【技术特征摘要】
1.一种可控式水力脉冲钻井提速工具，其特征在于，包括：马达转子，其为空心且等壁厚，所述马达转子的上端轴向延伸且径向凹陷形成台阶状的连接头；M型球座，其为圆筒状且其下端密封，所述M型球座同轴设置在所述连接头的正上方，所述M型球座的外壁的下端内陷形成圆筒状的第一凹槽，所述第一凹槽将所述M型球座的外壁分隔为由内至外的竖直的第一座壁和第二座壁；所述第二座壁的内壁内嵌至少一圈密封圈；弹簧，其同轴套设在所述第一座壁的外部，所述弹簧的下端固定在所述连接头的台阶上，且所述弹簧的上端固定在所述第一凹槽的顶面；其中，当所述弹簧被压缩至极限状态时，所述密封圈的内侧无缝紧贴在所述连接头的外壁上至少一圈。2.如权利要求1所述的可控式水力脉冲钻井提速工具，其特征在于，还包括泥浆过滤器和球体；所述泥浆过滤器水平设置在所述M型球座的正上方，且其将所述球体卡在所述泥浆过滤器和M型球座之间。3.如权利要求1所述的可控式水力脉冲钻井提速工具，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：余长柏，池胜高，周斌，潘灵永，钱伟强，蒋洪亮，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司研究院，中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42