[发明专利]井下增压提速系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油、天然气钻井作业中的配套装置，特别涉及一种井下增压提速系统。

背景技术

提高油气钻井过程中钻头喷嘴的射流压力，可以大大提高钻头的破岩效率和钻井速度。目前提高钻头喷嘴处射流压力的方式为地面增压和井下增压。如果从地面增加钻井液的压力输送给井底的钻头喷嘴，需要改变现有的设备和工艺，成本昂贵。井下增压可以在不改变其他装置的基础上，在钻头上方增压一个装置即可实现，成本较低，易于实现，因而成为研究的热点。

中国专利说明书CN101787858A（2010年07月28日公开）及中国专利说明书CN201627541U（2010年11月10日公开）提供了一种用于石油、天然气钻井作业中的配套工具—井下钻柱减振增压装置。它包括上部转换接头、弹簧、中心轴、活塞轴、锁紧螺母、进水阀、密封总成、增压缸、增压缸扶正筒、增压缸外筒、出水阀、高压流道、下部转换接头。钻进过程中，当钻柱发生纵向振动时，钻柱带动转换接头、弹簧上封堵接头、中心轴和活塞轴一起相对于增压缸产生上下运动，在增压缸内吸入和压缩钻井液。可在传递动力、循环钻井液的同时，吸收钻柱振动的能量，将钻柱振动能转化为钻井液的压能，实现钻井液的井底增压。既可减少钻柱振动，保护钻柱，又能增加钻头喷嘴的射流压力，提高破岩效率。

现场实践表明，该装置配合超高压双流道钻头一起使用可以大幅度的提高深井钻井速度且使用寿命能够满足现场的需要。但该装置设计上还存在以下问题：① 中心轴上面需要承受扭矩及波动的钻压，容易疲劳；② 中心轴上的花键浸泡于钻井液中，容易被钻井液腐蚀或冲蚀，并且中心轴长度较长，易于破坏，一旦产生疲劳破坏或者冲蚀更换部件成本较高；③ 上部转换接头与弹簧上封堵接头难于拆卸，强制拆卸会导致弹簧上封堵接头渡铬层的损伤；④ 增压缸安装过程中需要与花键流道对正，较难安装；⑤ 弹簧外筒及弹簧下封堵接头上的密封强度较低，维修及更换较为困难。

现有技术中能够实现超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其喷射且易于安装、方便井下增压装置推广的工具已有以下专利文献予以批露。

中国专利说明书CN102383735A（2012年03月21日公开）提供了一种石油与天然气钻井工程领域的用于井下增压器的超高压钻头流道系统及其构造方法。该发明由超高压钻井液传输通道和普通钻井液传输通道组成，所述的超高压钻井液传输通道由超高压钻井液流道与耐高压软管、耐高压硬管、超高压钻井液喷嘴连接成一个整体；所述的普通钻井液传输通道由扶正过流结构的过流孔、超高压钻井液流道与转换接头内孔间的环形空间、对开式扶正器的过流孔、超高压钻井液流道与钻头体内腔间的环形空间组成连通流道。

中国专利说明书CN202249789U（2012年05月30日公开）提供了一种井下增压器用超高压钻头系统。其技术方案是：主要由钻头体、转换接头、超高压钻井液传输通道和普通钻井液传输通道组成，所述的普通钻井液传输通道由扶正过流结构的过流孔、超高压粗软管保护筒与转换接头内孔间的环形空间、对开式扶正器的过流孔、超高压粗软管保护筒与钻头体内腔间的环形空间组成连通流道；所述的超高压钻井液传输通道由金属超高压钻井液流道与超高压粗软管、超高压细软管、超高压钻井液喷嘴连接成一个整体；其有益效果是：该结构仅需要调整超高压粗软管、超高压细软管长度即可实现不同厂家普通钻头构造超高压钻头的目的；喷嘴仅是普通喷嘴的稍作改造，该喷嘴加工工艺容易实现，可有效降低钻头构造成本。

上述两个设计上存在以下问题：① CN102383735A中耐高压硬管、硬管限位套、超高压钻井液喷嘴配合在超高压情况下，密封实现较为困难，耐高压硬管与钻井液喷嘴的连接为硬连接，一旦同轴度过低，将导致装配失败；② CN202249789的超高压粗软管保护筒直径较大，钻头上接头中空直径有限，该部位易出现钻井液流速过高的情况。超高压粗软管、超高压细软管配合导致流道突然收缩，如果超高压钻井液内固相颗粒较大，容易在该处堵塞。

优化由井下钻柱减振增压装置及能够实现超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其喷射且易于安装、方便井下增压装置推广的工具构成的井下增压提速系统的结构，提高系统的工作寿命，降低维修工序操作难度，是目前急需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种井下增压提速系统，该系统整体连接在钻具的最下方，可实现减小钻柱振动的同时提高部分钻井液压力并将增压后的钻井液输送到井底喷射辅助破岩提高油气钻井速度的目的。