一种石油钻井提速设备制造技术

本发明专利技术涉及一种石油钻井提速设备，属于石油钻井技术领域。包括上接头、外壳、下接头、中心管柱、中心流道以及引射流道，所述上接头上端与钻柱螺纹连接，下接头下端与钻头螺纹连接，所述外壳包括螺纹连接的上外壳与下外壳，所述中心管柱位于外壳内部，包括上中心管、引射管以及下中心管，所述上中心管上端与上接头下端螺纹连接，下端与引射管上端螺纹连接，所述引射管下端固定连接有下中心管。本发明专利技术的中心管柱相对外壳上下往复运动不但能有效防止钻压过高或过低保护钻头，还能持续改变脉冲射流频率，提高破岩效率。本发明专利技术在钻压足够时，通过脉冲射流冲击进行破岩，在钻压不足时通过粒子射流冲击与过脉冲射流冲击协同破岩，保证破岩持续高效进行。

A kind of speed-up equipment for oil drilling

【技术实现步骤摘要】
一种石油钻井提速设备
本专利技术涉及一种石油钻井提速设备，属于石油钻井

技术介绍
近年来，随着我国浅层油气资源的不断枯竭，在深部坚硬地层以及复杂地质条件下发现油气是目前勘探开发的重要工作。在钻井过程中，地层硬度和钻井难度随着井深的增加而不断增大，尤其是会导致钻井的速度急剧降低，提高硬地层钻速已成为世界公认的难题之一。国内外各油田在深井、硬岩地层钻进中普遍存在钻井速度慢、钻具寿命短、钻井周期长、钻井成本高等难题，制约着勘探开发的整体效益。为了提高机械钻速，现有技术中提出了通过脉冲射流和冲击破岩来提高机械钻速。脉冲射流是将井底连续喷射的钻井液调制为脉冲喷射，可以改善井底流场，减少液柱对岩石的压持效应，减少岩屑的重复破碎，从而提高破岩效率。此外，粒子冲击钻井技术是近几年发展起来的针对深部硬地层的高效钻井技术，它是在位于泥浆泵和钻柱之间的高压管处将球形钢粒子混入钻井液中，钻井液携带粒子进入管道并传递到钻头，最后粒子从钻头水眼高速喷出，通过高频撞击和磨削作用破碎破岩，是高速水力破岩为主、机械牙齿破岩为辅的一种崭新的高效钻井破岩方法。它将破岩方式由传统的高压水射流对井底岩石的静压作用改变为高速粒子流对井底岩石的冲蚀和磨削作用，大大提高了能量的利用率，提高了钻井速度。然而，粒子冲击钻井技术在我国尚处于起步阶段，尚没有成熟的粒子冲击提速工具，更没有将粒子冲击与脉冲射流冲击相结合的钻井提速设备。因此，如何提供一种使得以上两种冲击方式相互配合，并能发挥出各自优势，有效提高机械钻速的钻井提速设备是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种石油钻井提速设备，使得粒子冲击与脉冲射流冲击两种冲击方式相互配合，并能发挥出各自优势，有效提高机械钻速，提高石油勘探开发的整体效益。为达到上述目的，本专利技术提供了一种石油钻井提速设备，包括上接头、外壳、下接头、中心管柱、中心流道以及引射流道，所述中心流道包括自上而下依次设置的第一中心流道、第二中心流道、第三中心流道、第四中心流道，所述引射流道包括自外而内依次设置的第一引射孔、第二腔体第二引射孔，所述上接头上端与钻柱螺纹连接，下接头下端与钻头螺纹连接，所述外壳包括螺纹连接的上外壳与下外壳，所述中心管柱位于外壳内部，包括上中心管、引射管以及下中心管，所述上中心管上端与上接头下端螺纹连接，下端与引射管上端螺纹连接，所述引射管下端固定连接有下中心管，所述上外壳内壁设置有花键槽，所述上中心管外壁设置有与花键槽配合的花键齿，所述花键槽与花键齿构成花键连接，所述上中心管通过花键连接滑动安装在上外壳内，所述上中心管、引射管以及下外壳之间形成第一腔体，所述下外壳外壁绕其回转轴线设置有多个第一引射孔，所述引射管大端外壁设置有多个绕其回转轴线均匀分布的第二腔体，所述引射管大端内壁设置有多个绕其回转轴线均匀分布的第二引射孔，所述下接头上端固定连接有第一内套与第二内套，所述第一内套位于第二内套内部且高度相等，所述第一内套内壁为圆形截面，外壁为正八边形截面，所述第二内套内、外壁均为圆形截面，所述下中心管内壁为正八边形截面，外壁为圆形截面，所述下中心管、第一内套、第二内套之间形成第四腔体，并且下中心管下端延伸进第四腔体并在其内上下滑动，所述下外壳、下接头、引射管、下中心管、第二内套之间形成第三腔体，所述第三腔体内设置有弹簧，所述第一内套内设置有生成脉冲射流的脉冲射流组件。作为该技术方案的进一步改进，所述第一中心流道由上接头中心过流孔、上中心管中心过流孔、引射管上部中心过流孔依次连接构成，所述第二中心流道F2由引射管下部中心过流孔构成，所述第三中心流道由下中心管中心过流孔高于第一内套上端面的部分构成，所述第四中心流道由第一内套中心过流孔、下接头中心过流孔依次连接构成，所述第一中心流道过流面积大于第二中心流道，所述第二中心流道过流面积小于第三中心流道，所述第三中心流道过流面积大于第四中心流道。作为该技术方案的进一步改进，所述第一引射孔自外向内看为倾斜向下的通孔，倾斜角度为30°-60°，所述第二引射孔自外向内看为倾斜向下的通孔，倾斜角度为30°-60°，所述第二腔体在弹簧处于原长位置时，其上表面与第一引射孔上顶点平齐，下表面与第二引射孔下顶点平齐，并且此时第一引射孔与第二引射孔的轴线重合，所述第二引射孔直径小于或等于第一引射孔。作为该技术方案的进一步改进，所述脉冲射流组件位于第一内套内部上方，其包括第一连接杆和叶轮，所述第一内套设置有第一安装孔，所述第一连接杆转动安装在第一安装孔内，所述叶轮固定安装在第一连接杆上，并且叶轮垂直于第一内套的截面形状为圆形，且其直径略小于第一内套内径，叶轮表面设有耐磨涂层，并且其最上端略低于第一内套上端面，通过钻井液驱动叶轮转动改变第四中心流道的过流面积进而产生脉冲射流冲击。作为该技术方案的进一步改进，所述脉冲射流组件位于第一内套内部上方，其包括翻板、第二连接杆和齿轮，所述第一内套设置有第二安装孔，所述第二连接杆转动安装在第二安装孔内，所述第二连接杆穿过第一内套的一端安装有齿轮，并且齿轮通过平键与第二连接杆固定连接，所述翻板固定连接在第二连接杆上，所述第一内套与第二连接杆垂直的左侧面下部设置有矩形槽，所述矩形槽内固定设置有与齿轮相互啮合齿条，通过齿条上下运动带动齿轮驱动翻板转动改变第四中心流道的过流面积进而产生脉冲射流冲击，并且在弹簧处于原长位置时，矩形槽的顶面低于第一内套上端面，所述第一内套的矩形槽与第一内套上端面之间设置有密封，所述翻板表面设有耐磨涂层，并且其直径略小于第一内套内径。作为该技术方案的进一步改进，所述弹簧上下两端分别设置有一个弹簧压盘，所述弹簧压盘断面为U型并且其U型开口均朝向弹簧，所述下外壳下端设置有多个绕其轴线均匀分布的第一透气孔，所述第二内套下端设置有多个绕其轴线均匀分布的第二透气孔。作为该技术方案的进一步改进，所述第一透气孔连通第三腔体与外部环空，其高度高于第二透气孔的高度，所述第二透气孔连通第三腔体与第四腔体，其高度高于下部弹簧压盘的高度，所述第一透气孔内安装有过滤丝堵。作为该技术方案的进一步改进，所述过滤丝堵包括防止外部环空杂质进入的外盖板、开设有外透气孔的内盖板、连接外盖板与内盖板的连接杆、连接内盖板与底板的侧壁以及开设有内透气孔的底板，所述第一透气孔外端设有柱形盲孔，所述内盖板通过柱形盲孔轴向定位，并且所述外盖板位于柱形盲孔内。作为该技术方案的进一步改进，所述下外壳外壁设置有等间距均匀分布的球座，所述球座的对称截面形状为圆弧，并且该圆弧为优弧，所述钢球设置在球座内部，并且钢球的直径略小于球座内径，能在球座内自由转动，通过在下外壳外壁设置装有自由转动钢球的球座，将外壳与套管间的滑动摩擦转化为滚动摩擦进而提高机械钻速。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的粒子射流对井底岩石进行高频冲击和磨削，使岩石破碎所需压力降低，进而高效破碎岩石，大幅提高钻井速度。(2)本专利技术的脉冲射流冲击的频率持续变化更有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油钻井提速设备，其特征在于，包括上接头、外壳、下接头、中心管柱、中心流道以及引射流道。所述中心流道包括自上而下依次设置的第一中心流道、第二中心流道、第三中心流道、第四中心流道，所述引射流道包括自外而内依次设置的第一引射孔、第二腔体第二引射孔，所述上接头上端与钻具螺纹连接，下接头下端与钻头螺纹连接，所述外壳包括螺纹连接的上外壳与下外壳，所述中心管柱位于外壳内部，包括上中心管、引射管以及下中心管，所述上中心管上端与上接头下端螺纹连接，下端与引射管上端螺纹连接，所述引射管下端固定连接有下中心管。所述上外壳内壁设置有花键槽，所述上中心管外壁设置有与花键槽配合的花键齿，所述花键槽与花键齿构成花键连接，所述上中心管通过花键连接滑动安装在上外壳内，所述上中心管、引射管以及下外壳之间形成第一腔体，所述下外壳外壁绕其回转轴线设置有多个第一引射孔，所述引射管大端外壁设置有多个绕其回转轴线均匀分布的第二腔体，所述引射管大端内壁设置有多个绕其回转轴线均匀分布的第二引射孔，所述下接头上端固定连接有第一内套与第二内套，所述第一内套位于第二内套内部且高度相等，所述第一内套内壁为圆形截面，外壁为正八边形截面，所述第二内套内、外壁均为圆形截面，所述下中心管内壁为正八边形截面，外壁为圆形截面，所述下中心管、第一内套、第二内套之间形成第四腔体，并且下中心管下端延伸进第四腔体并在其内上下滑动，所述下外壳、下接头、引射管、下中心管、第二内套之间形成第三腔体，所述第三腔体内设置有弹簧，所述第一内套内设置有生成脉冲射流的脉冲射流组件。/n...

【技术特征摘要】
1.一种石油钻井提速设备，其特征在于，包括上接头、外壳、下接头、中心管柱、中心流道以及引射流道。所述中心流道包括自上而下依次设置的第一中心流道、第二中心流道、第三中心流道、第四中心流道，所述引射流道包括自外而内依次设置的第一引射孔、第二腔体第二引射孔，所述上接头上端与钻具螺纹连接，下接头下端与钻头螺纹连接，所述外壳包括螺纹连接的上外壳与下外壳，所述中心管柱位于外壳内部，包括上中心管、引射管以及下中心管，所述上中心管上端与上接头下端螺纹连接，下端与引射管上端螺纹连接，所述引射管下端固定连接有下中心管。所述上外壳内壁设置有花键槽，所述上中心管外壁设置有与花键槽配合的花键齿，所述花键槽与花键齿构成花键连接，所述上中心管通过花键连接滑动安装在上外壳内，所述上中心管、引射管以及下外壳之间形成第一腔体，所述下外壳外壁绕其回转轴线设置有多个第一引射孔，所述引射管大端外壁设置有多个绕其回转轴线均匀分布的第二腔体，所述引射管大端内壁设置有多个绕其回转轴线均匀分布的第二引射孔，所述下接头上端固定连接有第一内套与第二内套，所述第一内套位于第二内套内部且高度相等，所述第一内套内壁为圆形截面，外壁为正八边形截面，所述第二内套内、外壁均为圆形截面，所述下中心管内壁为正八边形截面，外壁为圆形截面，所述下中心管、第一内套、第二内套之间形成第四腔体，并且下中心管下端延伸进第四腔体并在其内上下滑动，所述下外壳、下接头、引射管、下中心管、第二内套之间形成第三腔体，所述第三腔体内设置有弹簧，所述第一内套内设置有生成脉冲射流的脉冲射流组件。


2.根据权利要求1所述的石油钻井提速设备，其特征在于，所述第一中心流道由上接头中心过流孔、上中心管中心过流孔、引射管上部中心过流孔依次连接构成，所述第二中心流道F2由引射管下部中心过流孔构成，所述第三中心流道由下中心管中心过流孔高于第一内套上端面的部分构成，所述第四中心流道由第一内套中心过流孔、下接头中心过流孔依次连接构成，所述第一中心流道过流面积大于第二中心流道，所述第二中心流道过流面积小于第三中心流道，所述第三中心流道过流面积大于第四中心流道。


3.根据权利要求2所述的石油钻井提速设备，其特征在于，所述第一引射孔自外向内看为倾斜向下的通孔，倾斜角度为30°-60°，所述第二引射孔自外向内看为倾斜向下的通孔，倾斜角度为30°-60°，所述第二腔体在弹簧处于原长位置时，其上表面与第一引射孔上顶点平齐，下表面与第二引射孔下顶点平齐，并且此时第一引射孔与第二引射孔的轴线重合，所述第二引射孔直径小于或等于第一引射孔。


4.根据权利要求3所述的石油钻井...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜玉昆，赵博，陈晓红，陈晓诚，岳伟民，黄志远，王瑞和，白殿刚，郝国亮，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37