本发明专利技术专利公开了一种用于钻杆内的增压装置，包括与钻杆钻铤连接的第一动力装置和与钻头相对旋转设置的第二动力装置，还包括连接在第一动力装置和第二动力装置之间的调控装置；钻井液流动力下，第一动力装置和第二动力装置相对反向转动，第二动力装置将部分钻井液增压后经钻头排出，实现无动力增压，本发明专利技术同时公开了一种流体喷射导向钻具，通过在流体喷射导向钻具上应用该增压装置，从而利用钻井液的流动力破岩方式导向，避免机械偏置结构失效的弊端，具有更高的可靠性和更长的使用寿命，其配合钻头转动的机械方式联合破岩，实现了定向破岩，大幅提高了定向钻井速度。大幅提高了定向钻井速度。大幅提高了定向钻井速度。
【技术实现步骤摘要】
用于钻杆内的增压装置及流体喷射导向钻具
[0001]本专利技术专利涉及石油钻井工程领域的旋转导向钻井装置，尤其是一种用在水力破岩导向钻井的钻杆内的增压装置，同时提供了一种具有该增压装置的流体喷射导向钻具。
技术介绍
[0002]旋转导向钻井系统是水平井、定向井、大位移井等复杂结构井的重要钻井工具。旋转导向钻井系统通过外壳旋转或绝大部分外壳旋转，极短部分不旋转来降低托压现象，实现更深、更长段的水平井、定向井施工。近几年来旋转导向钻井系统逐渐成为普及的导向钻井技术，成为高效钻井的关键技术之一。旋转导向钻井系统导向的原理是通过可控的不同方向进行不均匀破岩，实现特定方向的破岩量大于其他方向来实现的。
[0003]目前旋转导向钻井系统的破岩方式为机械破岩方式，主要依靠钻头的侧切能力和导向侧向力，但是产生侧向力的偏置机构，受到震动、冲击、旋转等不利因素影响容易失效，进而影响整个旋转导向钻井系统导向效果和寿命。
[0004]基于此，如何避免偏置机构失效，甚至是不需要偏置机构、结构更加简单可靠的导向钻井装置，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是要提供一种用在水力破岩导向钻井的钻杆内的增压装置，该增压装置无需额外动力，为钻具提供低压钻井液的同时，为钻具提供高压定向破岩钻井液力，本专利技术专利的另一个目的同时提供了一种具有该增压装置的流体喷射导向钻具，通过增压装置与流体喷射导向钻具的结合，不需要机械偏置机构，结构更加简单，具有更高的可靠性和较的使用寿命的优点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种用于钻杆内的增压装置，包括与钻杆钻铤连接的第一动力装置、与钻头相对旋转设置的第二动力装置和连接在第一动力装置和第二动力装置之间的调控装置；钻井液流动力下，第一动力装置和第二动力装置相对反向转动，第二动力装置将部分钻井液增压后经钻头排出，实现无动力增压。
[0007]优选的，第一动力装置为上涡轮，该上涡轮在钻井液流动阻力下旋转；
[0008]更为优选的，第二动力装置包括：动力涡轮，与动力涡轮一体式、并置于涡轮腔内的压缩涡轮，涡轮腔底部通过阀片组连通至钻头上的高压喷嘴处，部分钻井液在第二动力装置的动力涡轮作用下进入涡轮腔，并被压缩涡轮增压后经钻头喷出；
[0009]上涡轮与动力涡轮在钻井液流动压力下自动旋转，且旋向相反。
[0010]进一步作为优选地，涡轮腔的腔体呈上大下小喇叭状，压缩涡轮轮廓与涡轮腔的腔体相适应，涡轮腔底部连通有高压腔，高压腔底部与钻头可相对转动式插接，经压缩涡轮增压后的钻井液通过高压腔流至钻头上的高压喷嘴处喷出。
[0011]进一步作为优选地，高压腔的腔壁为双层结构，双层结构将高压腔分为内腔体和外腔体，内腔体内设置有带有压杆的上阀片，上阀片与钻头上固设的下阀片贴合，上阀片和
下阀片组成阀片组。
[0012]进一步作为优选地，外腔体内设置有活塞，活塞相对于外腔体的内侧设置有弹性件。
[0013]进一步作为优选地，压杆上部设置有连通高压腔的分流孔，压杆下部通过处于压缩状态的弹性可伸缩结构连接至上阀片，使上阀片以一定压持力抵紧下阀片。
[0014]进一步作为优选地，上阀片为设有至少一个第一偏心通孔的圆形阀片，下阀片为设有至少二个且以上阀片圆心为中心均布的第二偏心通孔的圆形阀片，当钻头旋转时，第二偏心通孔以一定频率与第一偏心通孔交替连通，使高压腔内高压流体通过连通的第一偏心通孔和第二偏心通孔间歇进入钻头的高压喷嘴处喷出，也即是，上阀片随高压腔固定不动，下阀片设置在钻头上，随钻头旋转，当钻头旋转时，下阀片随之同步旋转，以致上阀片上的第二偏心孔以钻头转速参数相对于上阀片上的第一偏心孔间歇对应连通，当第一偏心孔和第二偏心孔连通时，高压流体经过连通的孔进入高压喷嘴中喷出，当第一偏心孔和第二偏心孔不连通时，截断高压水流，从而实现高压喷嘴间歇式喷出高压流体。
[0015]进一步作为优选地，下阀片为设有至少三个且以上阀片圆心为中心均布的第二偏心通孔的圆形阀片，当钻头旋转时，第二偏心通孔以一定频率与第一偏心通孔交替连通，使高压腔内高压流体通过连通的第一偏心通孔和第二偏心通孔间歇进入钻头的高压喷嘴处喷出。
[0016]进一步作为优选地，高压腔与钻头插接处设置有密封圈结构。
[0017]进一步作为优选地，调控装置包括与上涡轮依次连接的发电机、稳定电机、测控电路板和姿态传感器，测控电路板和姿态传感器设置在稳定电机的延长壳体内，稳定电机的延长壳体尾部与第二动力装置的动力涡轮连接。
[0018]本专利技术同时公开了一种流体喷射导向钻具，流体喷射导向钻具包括如上的用于钻杆内的增压装置，还包括套设在增压装置外周的外筒、连接在外筒上端的钻铤、连接在外筒下端的钻头，外筒内腔一部分钻井液经钻头的低压水眼流出，另一部分钻井液经增压装置增压后通过钻头的高压喷嘴流出。
[0019]进一步作为优选地，增压装置中上涡轮通过中心轴和上保护筒连接至钻铤，中心轴上部安装有下线圈，下线圈与上保护筒内的上线圈同轴间隙设置，下线圈和上线圈可相对转动且均为密封螺旋导线。
[0020]进一步作为优选地，上保护筒通过上保护筒扶正器相对外筒居中设置，中心轴和上保护筒插接设置，且中心轴外周设置有上扶正轴承。
[0021]进一步作为优选地，增压装置中涡轮腔下部的外侧设置有下扶正轴承，在钻井液流动下，增压装置通过上端的上扶正轴承、下端的下扶正轴承在外筒内腔自由转动。
[0022]进一步作为优选地，在钻铤动力下，外筒与钻头同步转动。
[0023]与现有技术相比，本专利技术提供的用于钻杆内的增压装置的结构与众不同，其利用旋向相反的两组涡轮，在钻井液流动动力作用下，促使部分钻井液被引入涡轮腔内增压，且增压后的钻井液通过阀片组间断式以一定频率从钻头的高压喷嘴处喷出，通过在流体喷射导向钻具上应用该增压装置，从而利用钻井液的流动力破岩方式导向，避免机械偏置结构失效的弊端，具有更高的可靠性和更高的使用寿命，其配合钻头转动的机械方式联合破岩，实现了定向破岩，大幅提高了定向钻井速度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025]附图1为用于钻杆内的增压装置在流体喷射导向钻具上应用的结构示意图；
[0026]附图2为附图1中上阀片结构示意图；
[0027]附图3为附图1中下阀片结构示意图；
[0028]附图4为附图1中高压腔18部分的局部放大图。
[0029]附图中：1、上保护筒，2、上保护筒扶正器，3、上线圈，4、下线圈，5、上扶正轴承，6、中心轴，7、上涡轮，8、发电机，9、稳定电机，10、测控电路板，11、姿态传感器，12、动力涡轮，13、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于钻杆内的增压装置，其特征在于：包括与钻杆钻铤连接的第一动力装置，与钻头(23)相对旋转设置的第二动力装置和连接在第一动力装置和第二动力装置之间的调控装置；所述第一动力装置为上涡轮(7)；所述第二动力装置包括：动力涡轮(12)，与动力涡轮(12)一体式、并置于涡轮腔(14)内的压缩涡轮(13)，所述涡轮腔(14)底部通过阀片组连通至钻头(23)上的高压喷嘴(24)处；所述上涡轮(7)与动力涡轮(12)在钻井液流动压力下自动旋转，且旋向相反。2.根据权利要求1所述的用于钻杆内的增压装置，其特征在于：所述涡轮腔(14)的腔体呈上大下小喇叭状，压缩涡轮(13)轮廓与涡轮腔(14)的腔体相适应，涡轮腔(14)底部连通有高压腔(18)，高压腔(18)底部与钻头(23)可相对转动式插接，经压缩涡轮(13)增压后的钻井液通过高压腔(18)流至钻头(23)上的高压喷嘴(24)处喷出。3.根据权利要求2所述的用于钻杆内的增压装置，其特征在于：所述高压腔(18)的腔壁为双层结构，所述双层结构将高压腔(18)分为内腔体和外腔体，所述内腔体内设置有带有压杆(19)的上阀片(21)，上阀片(21)与钻头(21)上固设的下阀片(22)贴合，所述上阀片(21)和下阀片(22)组成所述阀片组。4.根据权利要求3所述的用于钻杆内的增压装置，其特征在于：所述外腔体内设置有活塞(20)，活塞(20)相对于外腔体的内侧设置有弹性件(16)。5.根据权利要求3所述的用于钻杆内的增压装置，其特征在于：所述压杆(19)上部设置有连通高压腔(18)的分流孔，所述压杆(19)下部通过处于压缩状态的弹性可伸缩结构连接至上阀片(21)，使上阀片(21)以一定压持力抵紧下阀片(22)。6.根据权利要求3或5所述的用于钻杆内的增压装置，其特征在于：所述上阀片(21)为设有至少一个第一偏心通孔的圆形阀片，所述下阀片(22)为设有至少二个且以上阀片(22)圆心为中心均布的第二偏心通孔的圆形阀片，当所述钻头(23)旋转时，所述第二偏心通孔以一定频率与所述第一偏心通孔交替连通，使高压腔(18)内高压流体通过连通的第一偏心通孔和第二偏心通孔间歇进入钻头(23)的高压喷嘴(24)处喷出。7.根据权利要求6所述的用于钻杆内的增压装置，其特征在于：所述下阀片(22)为设有至少三个，且以...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱杰然，李光泉，杨全进，袁晓琪，郭淑会，崔海波，唐海全，丁露阳，殷鑫，陶鑫，
申请(专利权)人：中石化经纬有限公司中石化经纬有限公司地质测控技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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