深井钻井井底降压提速工具制造技术

本发明专利技术涉及深井钻井井底降压提速工具，主要由进液口、直通口、支撑杆、螺旋叶轮、沟槽、排固缓冲口、出液口和螺纹组成。该工具主要作用是解决深井井底钻井液密度高，压持效应严重，机械钻速低的特点。其实现过程如下：该工具通过螺纹与上下钻具连接；从地面注入地下的钻井液经过工具时，一部分直接通过直通口流入钻头；一部分通过进液口后冲击螺旋叶轮，旋转的螺旋叶轮利用离心力分离钻井液中的固相颗粒，固相颗粒通过对称沟槽的收集及上部钻井液的推力，通过排固喷射口喷出工具外。该工具能有效降低深井井底压持效应，提高机械钻速，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
深井钻井井底降压提速工具
本专利技术涉及深井钻井井底降压提速工具，属于石油、天然气钻井的配套装置，尤其是能够降低深井井底钻井液密度，减轻钻头磨损，提高钻井速度，延长钻头寿命。
技术介绍
随着世界浅层油气资源的减少，油气勘探开发逐渐向深井转变。深部地层钻井速度的快慢直接影响着油气勘探开发的经济效益，但深部钻井所受地层压力大，所需钻井液的密度大，高密度钻井液极大的影响机械钻速，这也成为深井钻井急需解决的问题。随着钻井过程的不断进行，钻井深度的不断增加，需要在钻井液中加入像重晶石之类的加重材料，用来提高钻井液的密度，以达到稳定井壁和保护油气层的目的。室内试验和钻井实践证明，提高钻井液密度，会增加井内液柱压力和地层压力之间的压力差将使钻速急剧下降。其主要原因是井底压差对刚破碎的岩屑有压持效应，阻碍井底岩屑的及时清除，影响钻头的破岩效率，机械钻速下降，钻头磨损加剧。根据大量现场钻井数据表明，钻井液中固相含量是影响钻井速度的一个重要因素，它的增加会导致机械钻速的降低。有研究表明，固相含量每提高7％，机械钻速就会下降到原来钻速的一半。所以严格控制钻井液中固相含量，对保证优质快速钻井有着直接的影响。基于以上分析，本专利技术设计了深井钻井井底降压提速工具，该工具针对深井井底压力大，所用钻井液密度高等特点进行设计，在深井井底近钻头处分离钻井液中的部分固相颗粒，通过降低进入钻头的钻井液的密度，而降低深井井底的压持效应，减少重复破碎，降低喷嘴磨损，能够有效提高机械钻速和延长钻头寿命。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：深井钻井井底降压提速工具由进液口1、直通口2、支撑杆3、螺旋叶轮4、沟槽5、排固缓冲口6和出液口7组成。深井钻井井底降压提速工具是内部加厚的结构，钻井液从地面加压泵入地下，并自上部钻杆经中间的进液口流入工具，进液口与工具壁之间的加厚部分均匀开有四个直通口，每相邻两个直通口在平面上成90°角，直通口从上往下贯穿工具壁，直通口内的钻井液与工具内的钻井液相互隔离，经直通口流动的钻井液直接流入钻头，直通口的作用是减少流动钻井液的压力损耗及降低摩擦阻力。高压高速的钻井液冲击螺旋叶轮，并带动螺旋叶轮高速旋转，螺旋叶轮的中轴连接轴承并由支撑杆固定在进液口和出液口，钻井液通过螺旋叶轮的高速旋转后，钻井液中的固相颗粒受到离心力作用后，旋转速度高于液相钻井液并紧贴加厚的工具壁，钻井液中的固相颗粒通过离心力作用被高速运移到对称的沟槽内；沟槽在加厚的工具壁自上而下逐渐加深加宽，最终在加厚的工具壁外表面形成一个孔眼；对称的沟槽能够显著提高清除固相效率，而液相向下继续运移，并且带动沟槽内收集的固相颗粒向下运移。沟槽底部的孔眼与工具壁外的排固缓冲口连接，钻井液中的固相经排固缓冲口喷射排出管外；经固液分离后的钻井液由出液口排出。本专利技术的有益效果是，(1)通过分离部分深井井底钻井液中的固相颗粒，能够有效降低深井井底的压持效应；(2)通过降低深井井底的压持效应，能够提高50％的机械钻速，为优质快速的钻井效率提供一种简单有效的技术手段。附图说明附图1为本专利技术结构示意图。附图2为本专利技术截面图图中标号：进液口1、直通口2、支撑杆3、螺旋叶轮4、沟槽5、排固缓冲口6、出液口7、螺纹8具体实施方式以下结合附图1，详细说明本专利技术，如下：深井钻井井底降压提速工具由进液口1、直通口2、支撑杆3、螺旋叶轮4、沟槽5、排固缓冲口6、出液口7和螺纹8组成。深井钻井井底降压提速工具上下通过螺纹8与钻井工具连接，工具内部加厚；钻井液从地面加压泵入地下，并自上部钻杆经中间的进液口1流入工具，进液口1与工具壁之间的加厚部分均匀开有四个直通口2，直通口2内的钻井液与工具内的钻井液相互隔离，经直通口2流动的钻井液直接流入钻头。高压高速的钻井液冲击螺旋叶轮4，并带动螺旋叶轮4高速旋转，螺旋叶轮4的中轴连接轴承并由支撑杆3固定在进液口1和出液口7，钻井液通过螺旋叶轮4的高速旋转后，钻井液中的固相颗粒受到离心力作用后，旋转速度高于液相钻井液并紧贴加厚的工具壁，钻井液中的固相颗粒通过离心力作用被高速运移到对称的沟槽5内；对称沟槽5在加厚的工具壁自上而下逐渐加深加宽，在沟槽5最底部穿透工具壁，对称各形成一个孔眼；液相继续向下动沟槽5内收集的固相颗粒向下运移；沟槽5底部的孔眼与工具壁外的排固缓冲口6连接，钻井液中的固相经排固缓冲口6喷射排出管外；经固液分离后的钻井液由出液口7排出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.深井钻井井底降压提速工具，主要由进液口、直通口、支撑杆、螺旋叶轮、沟槽、排固缓冲口和出液口组成。其特征在于：所述直通口有四个，每相邻两个直通口在平面上成90°角，直通口从上往下贯穿工具壁；所述沟槽有两个，在平面上成180°角，沟槽的深度自上而下逐渐加深，在沟槽最底部穿透工具壁；所述螺旋叶片为螺旋形，螺旋叶片通过螺旋叶轮与支撑杆连接。

【技术特征摘要】
1.深井钻井井底降压提速工具，主要由进液口、直通口、支撑杆、螺旋叶轮、沟槽、排固缓冲口和出液口组成。其特征在于：所述直通口有四个，每相邻两个直通口在平面上成90°角，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明鑫，任威严，纪国栋，查永进，王灵碧，邱心明，韩树，张建忠，
申请(专利权)人：中国石油集团钻井工程技术研究院，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11