[发明专利]局部电动旋转钻井装置

说明书

一、     技术领域：

本发明涉及的是石油钻井工程中破岩工艺领域中的钻井装置，具体涉及的是局部电动旋转钻井装置。

二、背景技术：  

随着钻井技术的不断发展，钻井工艺和钻井工具也得到了迅猛发展。特别是随着水平井、大位移井等特殊井的数量增多，加快了新的钻井技术以及新的井下工具研发速度。钻井方式从顿钻到目前常用的旋转钻井、旋转导向钻井、地质导向钻井、再到套管钻井、激光钻井等新的钻井方式。

目前，钻井技术的主要技术难点主要包括：（1）深部地层大位移水平井安全高效钻进存在技术瓶颈；（2）复杂油气层、难钻地层所占比例逐年增加，需要新的钻井方式来不断补充现在的钻井技术。针对我国目前的钻井工程实际情况及长水平段水平井钻井的技术难点，急需发展新型、高效的钻井技术。

现代钻井技术是在顿钻、旋转钻井、水力射流的旋转钻井钻井的基础上发展起来的，是应用最为广泛的钻井技术手段。然而，对于一些复杂井型的钻进，如大位移水平井、长水平段水平井钻井等，旋转钻井存在许多弊端，如受钻具强度以及井身结构等方面的限制，钻井事故频发、钻井成本高。

三、发明内容：

本发明的一个目的是提供局部电动旋转钻井装置，它用于现有钻井装置机械钻速低、井下工具摩阻扭矩大解决的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种局部电动旋转钻井装置包括上部钻杆、钻铤、上短接、局部电动旋转装置、下短接、钻头，局部电动旋转装置通过螺纹与上下短接连接；局部电动旋转装置包括上螺纹、轴流式水力发电机、旋转外筒、上储电器、马达、中心轴、连接销、内筒、下储电器、压电转换器、承压装置、下螺纹，上螺纹与上钻具连接，下螺纹与下钻具连接，中心轴从内筒穿过，旋转外筒套置在内筒外，内筒与旋转外筒之间有连接销，内筒中从上到下依次安装轴流式水力发电机、上储电器、马达、下储电器、压电转换器、承压装置，轴流式水力发电机、上储电器、马达依次连接，下储电器也连接马达，马达分别连接中心轴和内筒，承压装置连接压电转换器，压电转换器连接下储电器。

上述方案中轴流式水力发电机包括励磁系统、机座、发电机、上轴承座、转轴、下轴承座、水轮机；转轴一端通过上轴承座与发电机转子连接，转轴另一端通过下轴承座与水轮机连接；发电机上端面安装机座，机座上设置励磁系统。

有益效果：

（1）在以往的钻井中，主要是通过旋转钻柱，或是通过高速流动的钻井液带动底部动力钻具转动，并对钻头施加一定钻压进行钻进的；本发明将通过局部电动旋转钻井装置将流体的部分动能通过该装置转化为电能并进行存储，带动底部钻具旋转进行钻进，充分地利用了钻井液的动能和压能，提高了钻速。

（2）与传统的转盘钻井相比，局部电动旋转钻井客服了以往转盘钻井的一些缺点，如井口施加扭矩，传递到井底钻头处扭矩损失大；

（3）电动控制精密，可以为井下随钻测量装置提供电能；

（4）可以利用钻具的振动冲击能，将其转化为可以利用的电能，既能防止钻具振动带来的危害，同时也能继续钻进提供电能；

（5）局部电动旋转装置可以通过旋转外筒降低井下钻柱的摩擦阻力，提高水平井及大位移水平井极限延伸能力；

（6）工具结构简单，工作性能安全、可靠，便于与现有钻具配合使用；

（7）该局部钻井工具及钻井方式使得钻井效率得到提高，进而提高油气藏的高效开发。

四、附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2为本发明中局部电动旋转装置的结构示意图；

图3为本发明中轴流式水力发电机的结构示意图。

1钻杆   2钻铤   3上短接   4局部电动旋转装置  5下短接  6钻头   7上螺纹   8轴流式水力发电机   9旋转外筒   10上储电器   11马达  12中心轴  13连接销   14内筒   15下储电器   16压电转换器   17承压装置   18下螺纹   19励磁系统   20机座   21发电机   22上轴承座   23转轴   24下轴承座   25导水罩   26水轮机。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，这种局部电动旋转钻井装置包括上部钻杆1、钻铤2、上短接3、局部电动旋转装置4、下短接5、钻头6，钻铤2通过螺纹与上部钻杆1连接，局部电动旋转装置4通过螺纹与上下短接连接，下短接5与底部钻头6连接。钻具为通用标准各尺寸，在实现各自功能基础上，能够方便、快捷的进行顺利连接。