[实用新型]可打捞井下蓄能式水力脉冲工具

说明书

技术领域

本实用新型属于石油天然气勘探开发中钻井工程领域。

技术背景

钻井过程中，由钻头牙齿机械破碎并从母岩分离开的岩屑往往被很大的压差压持在井底，这种现象被称为“岩屑压持效应”。这样被压持在井底的岩屑被重复切削后变成细粒岩屑，这种细粉的存在对钻井过程产生巨大危害：

(1)细粉和井底的泥饼粘混在一起形成井底覆盖层在泥岩中钻进甚至形成粘性很大的塑性团块，它和井底覆盖层构成钻头牙轮和牙齿与井底岩石之间的“垫层”。从而影响了钻速，加快了钻头的磨损；

(2)岩屑粉末混入钻井泥浆，影响泥浆性能和泥浆固相处理；

(3)在井壁形成虚滤饼，影响井壁稳定。容易出现起钻拨活塞，钻柱抽汲引起井壁垮塌，诱发井喷，甚至粘卡钻具，造成井下事故；

(4)使用PDC钻头钻进时，钻头容易吸附钻屑，产生泥包，增加扭矩，减弱切削能力，减缓钻速，降低水力效率，甚至发生卡钻现象。

为解决钻井中的上述问题，提高钻井效率，必须及时清洁井底岩屑。在钻井条件不变的条件下，最理想的方式就是利用井底水力脉冲工具来实现。基于瞬变流理论的水力脉冲工具将泥浆连续射流转变为周期性脉冲射流，改变井底流场的压力状况，脉冲射流产生的动压力更有利于井底岩屑的启动，提高井底净化效果。

而现有的水力脉冲工具普遍存在脉冲压力小，脉冲频率高，工具寿命短，应用效果不明显等技术缺陷，难以达到预期效果。

发明内容

本实用新型在于提供一种可打捞井下蓄能式水力脉冲工具，整个工具安装于钻铤短节内，下接钻头。钻井中，当泥浆经钻柱到达该工具时，泥浆带动工具动作，脉冲调质机构周期性阻断泥浆过流通道，将泥浆连续射流调质为周期性脉冲射流，及时清洁井底岩屑，提高机械钻速。

为达到上述目的，该实用新型采用了以下技术方案：可打捞井下蓄能式水力脉冲钻井工具由打捞头、蓄能器、磁力传动机构、行星齿轮减速机构和脉冲调质机构等组成。脉冲定子在工具最下端，与减速机外壳下端用螺纹连接，行星减速机构安装在减速机外壳内；减速机外壳顶端与隔离套下端用螺纹连接，内磁力传动组件和外磁力传动组件分别安装在隔离套的内外侧；隔离套顶端与蓄能器外壳下端用螺纹连接，蓄能器外壳顶端通过接头与打捞头连接，打捞头位于工具最上端。

蓄能器由蓄能器外壳、充气阀总成、接头和活塞等组成；蓄能器外壳圆周上有一圆孔，接头中心有一通孔；充气阀总成、接头、蓄能器外壳和活塞等形成一个密闭空间，内部充满氮气；活塞、蓄能器外壳、平衡活塞和隔离套等形成泥浆腔。

磁力传动机构由外磁力传动组件、内磁力传动组件和隔离套组成；外磁力传动组件由橡胶轴承、涡轮和外磁钢组成，橡胶轴承和外磁钢镶嵌在涡轮壳体内；内磁力传动组件由磁轴、内磁钢和磁钢套组成，磁钢套装在磁轴上，内磁钢镶嵌在磁钢套内。

行星减速机构由输入轴、输出轴、行星齿轮系、减速机外壳和滚动轴承组成。

脉冲调质机构由脉冲定子和脉冲转子组成；脉冲定子圆周上有两个泥浆通道口，脉冲转子外周有两个叶片。

工具连接处及活塞密封处均装有密封圈，平衡活塞、隔离套、减速机外壳、脉冲定子、密封活塞和旋转动密封等形成一个密闭腔，腔内充满润滑油。

脉冲转子装在输出轴上，输入轴与磁轴用键连接，滚动轴承分别安装在磁轴、输入轴和输出轴上。

该实用新型具有以下优点：

(1)工具运动部件浸在充满润滑油的密封腔内，该油腔通过平衡活塞与外部泥浆沟通，达到内外压力平衡，以此可大大提高运动件寿命；

(2)特有的蓄能机构不仅可吸收钻柱内的压力波动，防止钻具产生疲劳破坏，而且对钻头产生流量脉动，大大提高井底岩屑净化效果；

(3)具有可打捞、结构简单、脉冲压力高、脉冲频率低、寿命长及使用效果好等优点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为可打捞井下蓄能式水力脉冲工具上半部分结构剖面图

图2为可打捞井下蓄能式水力脉冲工具下半部分结构剖面图

图3为图2中A-A截面的剖视图。

图4为可打捞井下蓄能式水力脉冲工具安装示意图