一种用于定向井的钻具防托压器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于定向井的钻具防托压器，包括：芯轴，所述芯轴为设有通孔的腔体；芯轴套，所述芯轴套以可轴向移动的方式套接在所述芯轴的外侧；高压泥浆流经所述芯轴套的内腔，并且流经所述芯轴的内腔；所述芯轴的入口端设置有截流活塞，所述截流活塞能够将高压泥浆的部分压力转移到所述芯轴上，同时确保高压泥浆流动畅通；叶轮，所述叶轮设置于所述芯轴内，所述叶轮的转轴垂直于所述芯轴的轴线方向，高压泥浆驱使所述叶轮转动。本实用新型专利技术的用于定向井的钻具防托压器，在高压泥浆的流通通道内设置叶轮和截流活塞，使芯轴产生轴向的脉冲振动，减小了钻具与井壁之间的摩擦，解决了托压问题，提高了钻井效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油钻井设备
，尤其涉及一种用于定向井的钻具防托压器。
技术介绍
随着石油钻探开采事业的进步，越来越多的定向井、水平井技术运用到了石油钻井工程中，在部分地区甚至采用丛式井。这样的井身设计不仅为钻井节省了成本，也能使钻头更好更准确地钻至理想的靶位，从而提高石油开采的效率和产量。然而，上述各种钻井的井身结构也给钻井工作带来了更大的困难，这就要求人们使用新设备新工艺去解决井身安全问题、定向方位问题、钻具磨损问题和钻头托压等问题。其中，钻头托压问题较为突出，也阻碍着钻井技术的进一步发展。钻头托压问题产生的原因在于:在定向井、水平井中，由于存在长距离的井身水平走向，使钻具前面的钻头平躺在井眼内进行钻进，其中大部分的钻井压力被消耗在克服钻具的摩擦阻力上，所以地面设备很难给钻头施加足够的压力用以破碎岩石；同时，地面操作工程师甚至很难弄清楚钻头的精确压力，导致钻进速度受到很大的限制；并且，如果为了解决钻头托压问题而强力加压也会给井身安全带来很大隐患。为了解决钻进托压问题，国内外的钻井工程采用了很多改进举措。比如，采用合理的造斜方式、采用复合润滑技术、强化井浆的封堵造壁性能等。这些措施虽然在一定程度上能缓解钻头托压问题，但是仅仅是方法、工艺方面的改进，而不是设备、工具的改造，其防托压效果不明显，使用条件也有一定局限性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于定向井的钻具防托压器，以解决现有技术中的钻具在定向井、水平井的钻进过程中存在的钻头托压问题。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案:本技术提供的一种用于定向井的钻具防托压器，包括:芯轴，所述芯轴为设有通孔的腔体；芯轴套，所述芯轴套以可轴向移动的方式套接在所述芯轴的外侧；高压泥浆流经所述芯轴套的内腔，并且流经所述芯轴的内腔；所述芯轴的入口端设置有截流活塞，所述截流活塞能够将高压泥浆的部分压力转移到所述芯轴上，同时确保高压泥浆流动畅通；叶轮，所述叶轮设置于所述芯轴内，所述叶轮的转轴垂直于所述芯轴的轴线方向，高压泥浆驱使所述叶轮转动。进一步，包括叶轮座，所述叶轮设置于叶轮座内，所述叶轮座设置在所述芯轴内。该技术方案的技术效果在于:叶轮座的外形与芯轴的内腔互相配合，叶轮通过转轴设置在叶轮座上，而叶轮座则放置在芯轴内。避免了叶轮直接安装在芯轴上，方便了叶轮和叶轮座的拆装和维护。进一步，包括设置在所述叶轮座上游的导流部件，所述导流部件的导流方向朝向所述叶轮。该技术方案的技术效果在于:由于叶轮通过叶轮座设置在芯轴的内腔，需要设置一个导流部件将高压泥浆流引导并沿着叶片的切线方向流动，使得叶轮在泥浆的冲击作用下，能够沿自身的转轴转动；同时，导流部件使高压泥浆的流通面积变小，促使高压泥浆的流速增大，增强了叶轮的转动效果。进一步，包括弹性部件，所述弹性部件用于固定所述导流部件和所述叶轮座。该技术方案的技术效果在于:一方面导流部件和叶轮座通过可拆卸方式放置在芯轴内腔，弹性部件给安装导流部件和叶轮座留有较大的可接受的尺寸误差；另一方面，弹性部件降低了叶轮、叶轮座和导流部件的振荡故障率。进一步，所述截流活塞与所述芯轴套之间设置有第一密封件。该技术方案的技术效果在于:第一密封件能够防止高压泥浆流进芯轴与芯轴套之间的环形空腔，防止高压泥浆对芯轴和芯轴套的相互平移运动产生不利的影响。优选地，所述第一密封件包括挡圈和O型密封圈。该技术方案的技术效果在于:0型密封圈的作用在于密封芯轴的外侧壁与芯轴套的内侧壁之间的空隙；而挡圈的作用在于增加O形密封圈的受压能力和密封效果。进一步，所述芯轴套出口端的内侧壁与所述芯轴的外侧壁之间，设置有第二密封件；在所述第一密封件与所述第二密封件之间，形成一个由所述芯轴和所述芯轴套包围的环形空腔，所述环形空腔内设置有润滑油。该技术方案的技术效果在于:第二密封件的第一个作用在于防止返入环空的泥浆进入芯轴和芯轴套之间的缝隙，第二个作用在于防止润滑油的泄露；润滑油的作用在于减小芯轴和芯轴套之间的摩擦，增加两者的使用寿命。进一步，所述芯轴套的内侧壁与所述芯轴的外侧壁之间，还设置有限位部件；所述限位部件用于阻止所述芯轴脱离所述芯轴套。该技术方案的技术效果在于:芯轴的作用一方面在于引导高压泥浆流向叶轮和钻头，另一方面在于随着周期性波动的泥浆压力产生轴向的高频振动，如果芯轴离开了芯轴套内侧所包含的范围，就丧失了其本身的作用，故设置该限位部件能够保证芯轴的正常工作。优选地，所述限位部件包括设置在所述芯轴外侧壁的凹槽，以及两个半圆环；两个所述半圆环扣合在所述凹槽内，形成外径大于所述芯轴的外径的圆环。该技术方案的技术效果在于:设置两个半圆环的目的在于方便整个限位部件的安装，而凹槽的作用在于固定两个半圆环的位置，组合而成的圆环的外径大于芯轴的外径才能起到卡紧和限位的效果。进一步，所述芯轴套的内侧壁上设置有沿所述芯轴套的轴向延伸的齿条或齿槽，所述芯轴的外侧壁上对应设置有沿所述芯轴的轴向延伸的齿槽或齿条。该技术方案的技术效果在于:芯轴传递高压泥浆的压力的同时，还需要传递来自芯轴套的转矩，而芯轴外侧壁上的齿条(或齿槽)与芯轴套内侧壁上的齿槽(或齿条)能提供转矩的传递功能。本技术的有益效果是:利用叶轮使连续的泥浆流体变成脉冲式的流体，实现泥浆压力随脉冲流体而周期性波动；泥浆压力的周期性波动促使芯轴出现沿轴向的高频振动；芯轴沿轴向的高频振动促使钻具整体产生同方向的振动，使钻具与井壁之间的静摩擦转变为动摩擦，解决钻进的托压问题，提高了钻头的钻井效果。【附图说明】为了更清楚地说明本技术【具体实施方式】的技术方案，下面将对【具体实施方式】描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的用于定向井的钻具防托压器的结构示意图；图2为本技术提供的用于定向井的钻具防托压器的叶轮座的纵向截面图；图3为本技术提供的用于定向井的钻具防托压器的叶轮座的俯视图；图4为图1中I处局部放大图；图5为图1中F-F处的断面剖视图。附图标记:1-叶轮；2-叶轮座；3-导流部件；4-弹性部件；5-芯轴；6-芯轴套；7-截流活塞；8-第一密封件； 801-挡圈；802-0型密封圈； 9-第二密封件； 10-环形空腔；11-限位部件；12-齿条；13-齿槽。【具体实施方式】下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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技术和简化描述，而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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于定向井的钻具防托压器，其特征在于，包括：芯轴，所述芯轴为设有通孔的腔体；芯轴套，所述芯轴套以可轴向移动的方式套接在所述芯轴的外侧；高压泥浆流经所述芯轴套的内腔，并且流经所述芯轴的内腔；所述芯轴的入口端设置有截流活塞，所述截流活塞能够将高压泥浆的部分压力转移到所述芯轴上，同时确保高压泥浆流动畅通；叶轮，所述叶轮设置于所述芯轴内，所述叶轮的转轴垂直于所述芯轴的轴线方向，高压泥浆驱使所述叶轮转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王岳，胡波，胡云峰，
申请(专利权)人：王岳，
类型：新型
国别省市：山东;37