一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统，所述系统包括钻井液供应设备、钻柱驱动设备、上部钻柱和双速双心钻井提速设备，钻柱驱动设备通过上部钻柱与钻井提速设备相连并能够驱动上部钻柱旋转；钻井液供应设备与上部钻柱连接并供应钻井液。提速设备包括分流装置、外筒体、井下动力装置、扶正装置、大切削头和小切削头，大切削头中心线与小切削头中心线平行但不重合；外筒体套装在井下动力装置之外并形成环空，外筒体将上部钻柱与大切削头连接，大切削头和井下动力装置随上部钻柱一同旋转；小切削头在井下动力装置带动下自转的并在上部钻柱带动下公转。本实用新型专利技术具能够避免钻头中心点线速度为零的问题，有利于提高钻井速度。

【技术实现步骤摘要】
一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统
本技术属于油气钻井提速
，具体来讲，涉及一种能够进一步提高钻进速度的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统。
技术介绍
在油气井钻井工程中，如何提高钻井速度一直是人们研究的重要课题。虽然，目前通过对钻头结构优化设计，例如，开发新的钻头牙齿材料、更高性能的牙齿等，使得钻井速度得到了一定程度的提高，但是，仍然没有解决钻井时钻头中心点线速度为零，以及中心点附近线速度低影响钻井速度的问题。而且专利技术人发现，这种影响，在当前大量使用的PDC钻头中尤其明显。从使用后起出的钻头也不难发现，这个问题是影响钻井速度提升的关键问题之一。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本技术的目的在于提供一种能够有效解决钻井时钻头中心点线速度为零、对钻井液进行供应和循环利用、且利用分流的钻井液实现动力驱动的钻井提速系统。为了实现上述目的，本技术提供了一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统，所述钻井提速系统包括钻井液供应设备、钻柱驱动设备、上部钻柱和双速双心钻井提速设备；其中，所述双速双心钻井提速设备包括分流装置、外筒体、井下动力装置、扶正装置、大切削头和小切削头，其中，所述大切削头具有第一中心线、沿所述第一中心线设置的贯穿通孔、以及第一直径，小切削头具有第二中心线和第二直径，所述第二直径小于所述第一直径，所述第二中心线与所述第一中心线平行但不重合；所述外筒体套装在所述井下动力装置之外并形成环空，并且所述外筒体的左端通过所述分流装置与上部钻柱连接，同时所述外筒体的右端通过所述扶正装置与大切削头连接，以使大切削头能够在上部钻柱的带动下钻进，同时使井下动力装置在上部钻柱的带动下旋转；所述井下动力装置具有动力发生部和旋转输出部，其中，所述动力发生部能够产生动力并使旋转输出部旋转，所述旋转输出部穿过大切削头的所述贯穿通孔与小切削头连接，并能够驱动小切削头自转；所述扶正装置被设置为扶正所述动力发生部、旋转输出部或小切削头；所述分流装置被设置为能够将上部钻柱中的钻井液分隔为第一液流和第二液流，其中，所述第一液流进入所述环空，并能够润滑大切削头，所述第二液流进入所述井下动力装置的动力发生部；所述钻柱驱动设备通过上部钻柱与双速双心钻井提速设备相连并能够驱动上部钻柱旋转；所述钻井液供应设备与上部钻柱连接并向上部钻柱中供应钻井液。在本技术的一个示例性实施例中，所述第一中心线与第二中心线之间的距离可为第一直径的1/50～1/10。在本技术的一个示例性实施例中，所述第一中心线与第二中心线之间的距离可为第一直径的1/40～1/20。在本技术的一个示例性实施例中，所述小切削头的角速度与大切削头的角速度之比可为2～9：1。在本技术的一个示例性实施例中，所述小切削头的角速度与大切削头的角速度之比可为4～7：1。在本技术的一个示例性实施例中，所述小切削头可具有径向截面积逐渐缩小的喷射通道，所述喷射通道的一端接收流经所述动力发生部的第二液流，并从所述喷射通道的另一端喷出。在本技术的一个示例性实施例中，从喷射通道的另一端喷出的液流的压力为一端接收液流的1.5～2.1倍。在本技术的一个示例性实施例中，所述扶正装置可具有类梅花状腔体，所述类梅花状腔体能够扶正所述动力发生部或旋转输出部，或者能够扶正小切削头与旋转输出部连接的部分。在本技术的一个示例性实施例中，所述分流装置可具有分水部件，其中，所述分水部件上设置有中心孔和多个分水孔，所述多个分水孔能够将上部钻柱中的钻井液与所述环空连通并形成所述第一液流，所述中心孔能够将上部钻柱的钻井液与所述动力发生部连通并形成所述第二液流。与现有技术相比，本技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：1、能够避免钻井时大钻头中心点的线速度为零，有利于提高钻进速度；2、与同尺寸井眼中相比较，实现同样转速的情况下，降低井底动力钻具的尺寸、扭矩和成本；3、在不增加钻井液排量，泵压力情况下，能在井底中部形成喷射钻井的提速效果；4、能够对钻井液进行供应和循环，通过分流的钻井液驱动小切削头自转；5、通过将大切削头和小切削头进行非中心对称设置，使得小切削头不仅能够在井下动力装置的驱动下高速自转，而且能够同时绕大切削头的中心轴线公转；从而解决了钻头中心点理论切削速度为零以及中心点附近线速度低的问题，有利于提高钻井速度。附图说明图1示出了根据本技术的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统的一个示例性实施例中的双速双心钻井提速设备的结构示意图；图2示出了根据本技术的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统的一个示例性实施例中的分流装置的结构示意图；图3示出了图2的右视图；图4示出了图2的实物示意图；图5示出了根据本技术的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统的一个示例性实施例中的扶正装置的结构示意图；图6示出了图5的右视图；图7示出了图5的实物示意图；图8示出了根据本技术的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统的一个示例性实施例中的双速双心钻井提速设备的实物示意图。附图标记说明如下：1-分流装置、2-外筒体、3-井下动力装置、4-扶正装置、5-大切削头、6-小切削头、1a-分水孔、1b-中心孔、4a-内凸台、4b-凹面。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本技术的一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统。需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“左”、“右”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。总的来讲，为了解决钻头中心点线速度为零的问题，专利技术人提出了中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统。该钻井提速系统中双速双心钻井提速设备通过设置具有第一中心线、沿第一中心线设置的贯穿通孔、以及第一直径的大切削头(也可称为大钻头)；以及具有第二中心线和第二直径的小切削头(也可称为小钻头)；并且确保所述第二直径小于所述第一直径，所述第二中心线与所述第一中心线平行但不重合的方式来实现“双心”。同时，大切削头通过上部钻柱获得旋转钻进的第一动力，并通过来自上部钻柱的钻井液提供润滑；小切削头通过井下动力装置获得旋转钻进的第二动力，这里相当于小切削头绕所述第二中心线“自转”，并且上部钻柱还能够带动井下动力装置进而带动小切削头进行转动，相当于小切削头绕第一中心线“公转”，从而实现“双速”。图1示出了根据本技术的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统的一个示例性实施例中的双速双心钻井提速设备的结构示意图。如图1中所示，在本技术的第一示例性实施例中，中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统包括钻井液供应设备、钻柱驱动设备、上部钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统，其特征在于，所述钻井提速系统包括钻井液供应设备、钻柱驱动设备、上部钻柱和双速双心钻井提速设备；/n其中，所述双速双心钻井提速设备包括分流装置、外筒体、井下动力装置、扶正装置、大切削头和小切削头，其中，/n所述大切削头具有第一中心线、沿所述第一中心线设置的贯穿通孔、以及第一直径，小切削头具有第二中心线和第二直径，所述第二直径小于所述第一直径，所述第二中心线与所述第一中心线平行但不重合；/n所述外筒体套装在所述井下动力装置之外并形成环空，并且所述外筒体的左端通过所述分流装置与上部钻柱连接，同时所述外筒体的右端通过所述扶正装置与大切削头连接，以使大切削头能够在上部钻柱的带动下钻进，同时使井下动力装置在上部钻柱的带动下旋转；/n所述井下动力装置具有动力发生部和旋转输出部，其中，所述动力发生部能够产生动力并使旋转输出部旋转，所述旋转输出部穿过大切削头的所述贯穿通孔与小切削头连接，并能够驱动小切削头自转；/n所述扶正装置被设置为扶正所述动力发生部、旋转输出部或小切削头；/n所述分流装置被设置为能够将上部钻柱中的钻井液分隔为第一液流和第二液流，其中，所述第一液流进入所述环空，并能够润滑大切削头，所述第二液流进入所述井下动力装置的动力发生部；/n所述钻柱驱动设备通过上部钻柱与双速双心钻井提速设备相连并能够驱动上部钻柱旋转；/n所述钻井液供应设备与上部钻柱连接并向上部钻柱中供应钻井液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统，其特征在于，所述钻井提速系统包括钻井液供应设备、钻柱驱动设备、上部钻柱和双速双心钻井提速设备；
其中，所述双速双心钻井提速设备包括分流装置、外筒体、井下动力装置、扶正装置、大切削头和小切削头，其中，
所述大切削头具有第一中心线、沿所述第一中心线设置的贯穿通孔、以及第一直径，小切削头具有第二中心线和第二直径，所述第二直径小于所述第一直径，所述第二中心线与所述第一中心线平行但不重合；
所述外筒体套装在所述井下动力装置之外并形成环空，并且所述外筒体的左端通过所述分流装置与上部钻柱连接，同时所述外筒体的右端通过所述扶正装置与大切削头连接，以使大切削头能够在上部钻柱的带动下钻进，同时使井下动力装置在上部钻柱的带动下旋转；
所述井下动力装置具有动力发生部和旋转输出部，其中，所述动力发生部能够产生动力并使旋转输出部旋转，所述旋转输出部穿过大切削头的所述贯穿通孔与小切削头连接，并能够驱动小切削头自转；
所述扶正装置被设置为扶正所述动力发生部、旋转输出部或小切削头；
所述分流装置被设置为能够将上部钻柱中的钻井液分隔为第一液流和第二液流，其中，所述第一液流进入所述环空，并能够润滑大切削头，所述第二液流进入所述井下动力装置的动力发生部；
所述钻柱驱动设备通过上部钻柱与双速双心钻井提速设备相连并能够驱动上部钻柱旋转；
所述钻井液供应设备与上部钻柱连接并向上部钻柱中供应钻井液。


2.根据权利要求1所述的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统，其特征在于，所述第一中心线与第二中心线之间的距离为第一直径的1/50～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彬，周刚，姚坤鹏，李勇，陈文才，吕治军，饶岩岩，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，四川川庆石油钻采科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51