[实用新型]井下防涡增压工具

说明书

技术领域

本发明主要涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探行业井下作业设备领域，具体是一种井下防涡增压工具。

背景技术

随着浅部油气藏的开发殆尽，深井、超深井的数量逐年增加，在钻井过程中，主要采用地面驱动钻柱旋转的方式，通过数千米长的钻柱将扭矩传递至井底钻头旋转破岩，并依靠钻柱的自重对钻头施加钻压。钻柱在高速自转的同时受到轴向压力的作用，极易发生屈曲，从而造成钻柱旋转时的质量偏心，并与井壁发生剧烈的摩擦碰撞，随着这种情况的不断加剧，就会造成钻柱在自转的同时也会绕井眼的轴线公转，钻柱的这种运动就称为涡动。钻柱发生涡动后就会导致强烈的横向振动，加速钻柱与井壁或套管之间的磨损及钻柱的疲劳失破坏，并且还会大大影响地面转盘的输出功率，引发钻头在井底的不稳定性，降低其工作效率和使用寿命，甚至造成严重的井下事故的发生，从而增大钻井综合成本，延长钻井周期。目前国内外防止钻柱涡动的方法主要是在理论计算的基础上，对钻柱的转速和振动进行监测，当测量的数据达到或超过涡动发生的临界值时，即认为井下发生了钻柱涡动，采取的主要措施是降低钻柱的转速和减小钻压，虽然降低了涡动的影响，但也降低了钻井效率。因此急需设计研发一种能够有效防止钻柱涡动发生的工具，还能保持钻井时的转速和钻压不变，即不能影响钻井效率，还要满足钻具组合在井眼轨迹控制方面的工艺要求，这对于延长钻柱和钻头在深井、超深井钻井过程中的使用寿命，确保井下钻井安全，具有重要意义。

发明内容

为了有效防止钻柱涡动的发生，并保持钻井时的转速和钻压不变，即不能影响钻井效率，满足钻具组合在井眼轨迹控制方面的工艺要求，本发明的目的是为提供一种能够为石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等的现场提供井下防涡增压工具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种井下防涡增压工具，包括外壳体、稳定模块、内齿圈、行星轮、太阳轮、传动轴、固定模块以及增压装置；

所述稳定模块安装在外壳体上部外壁并与外壳体构成旋转配合，所述传动轴安装在外壳体内部并与其之间形成环空；

所述内齿圈固定安装在稳定模块的内部，所述行星轮安装在外壳体上，所述太阳轮安装在传动轴上，且所述行星轮与太阳轮啮合，所述内齿圈与行星轮啮合；

所述增压装置包括外筒以及内轴，二者之间形成环空；所述外筒与外壳体的内壁固定且二者之间形成环空，所述内轴与传动轴连接；所述外筒和内轴之间通过交错分布的凸起形成流体增压通道；

所述传动轴为设有轴向内流道的中空结构，其下端设有径向的旁通孔与流体增压通道连通；所述增压装置的外筒下部设有护板，其上设有喷嘴与流体增压通道连通。

进一步的，所述传动轴上部安装导流罩；导流罩内加工流道，并与传动轴的轴向内流道连通。

进一步的，井下防涡增压工具，还包括安装在外壳体内壁上的上压板和下压板，其中所述上压板安装在外壳体内壁与传动轴之间，位于太阳轮的上部，所述下压板安装在外壳体内壁与传动轴之间，位于太阳轮的下部；所述上压板与下压板上都加工有导流孔，且所述上压板与下压板的导流孔互相连通，并均与外壳体内壁与增压装置外筒外壁之间的空间连通。

进一步的，所述增压装置的内轴可采用叶轮结构或螺杆结构。

进一步的，所述稳定模块和外壳体之间安装轴承和密封装置。

进一步的，所述外壳体内壁上安装多组固定模块，所述增压装置的外筒通过固定模块与外壳体内壁连接。

进一步的，所述固定模块为均布的3组。

进一步的，所述稳定模块的外表面加工螺旋棱或直棱，并在其表面安装防磨齿。

本实用新型安装在底部钻具组合中，将钻柱与井壁之间的摩擦力转化为钻柱与井壁之间的相对高速转动，降低涡动的危害性，同时将涡动能量吸收，驱动增压装置为钻柱内的部分钻井液增压，弥补地面机泵能力的不足，并且还具有常规稳定器的功能，能够满足钻具组合轨迹控制的工艺要求。井下防涡增压工具能有效降低深井、超深井钻井过程中钻柱涡动的不利影响，保护钻柱防止疲劳损坏，确保井下钻井安和提高钻井速度。同时，井下防涡增压工具还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点，便于批量制造和大范围推广应用。

附图说明

图1是本发明的井下防涡增压工具结构示意图。

图2是本发明的井下防涡增压工具A-A截面示意图。

图3是本发明的井下防涡增压工具B-B截面示意图。