[发明专利]一种基于形状记忆合金弹簧的钻进减小摩阻的装置

说明书

本发明公开了一种基于形状记忆合金弹簧的钻进减小摩阻的装置，其包括花键芯轴、花键套、本体、复位弹簧、泥浆脉冲发生器、形状记忆合金弹簧以及泥浆涡轮发电机，所述本体内具有腔体，所述复位弹簧、泥浆脉冲发生器、形状记忆合金弹簧以及泥浆涡轮发电机及其连接位于所述腔体内。本发明通过形状记忆合金弹簧的回复力和复位弹簧的弹力带动钻具在井内产往复运动，使钻具与井壁之间的静摩擦变为动摩擦从而减小滑动钻进时钻具与井壁间的摩擦阻力。

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，具体涉及一种形状记忆合金弹簧的钻进减小摩阻的装置。

背景技术

目前，随着国家油田开发大斜度井、水平井、水平分支井以及大位移井等复杂结构井的数量增加，提高钻头的钻探效率，有效地对钻头施加钻压。尤其是在水平井和大位移井的水平段钻进过程中，由于水平段钻柱的自身重量压向井壁的底侧，这样在钻柱外侧壁和井壁之间存在着较大的摩擦力，会导致钻具托现象，影响工作效率；此外，传统钻具也有采用水力振荡器来降低钻具的摩擦，该水力振荡器利用旋转阀脉冲原理，该原理的水力振荡器在结构上有阻断液流的不利之处，增加了对钻过程中的液体循环中的泵压。

综上所述，现有的钻具在钻井的过程中，存在着钻柱外壳与井壁之间存在着摩擦力较大，能耗较高，钻进效率低，钻井卡钻事故多的缺陷，亟待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于形状记忆合金弹簧的钻进减小摩阻的装置，用以解决现有钻具存在着与井壁之间的摩擦力较大，能耗较高，钻进效率低，钻井卡钻事故多的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种基于形状记忆合金弹簧的钻进减小摩阻的装置，所述减小摩阻的装置包括花键芯轴、花键套、本体、复位弹簧、泥浆脉冲发生器、形状记忆合金弹簧以及泥浆涡轮发电机，所述本体内具有腔体，所述复位弹簧、泥浆脉冲发生器、形状记忆合金弹簧以及泥浆涡轮发电机位于所述腔体内；

所述花键套安装于所述本体的上端部，所述花键芯轴位于所述花键套中，所述花键芯轴位于所述花键套内的一端与所述复位弹簧的一端连接，所述复位弹簧的另一端与所述泥浆脉冲发生器连接；

所述泥浆涡轮发电机位于所述腔体的下端内侧，在所述泥浆发电机和所述泥浆脉冲发生器之间安装有形状记忆合金弹簧；

所述泥浆涡轮发电机与所述形状记忆合金弹簧电连接并对其加热，所述泥浆脉冲发生器将脉冲泥浆喷射到所述形状记忆合金弹簧上对其间隔冷却；所述形状记忆合金弹簧在所述复位弹簧、所述泥浆脉冲发生器以及所述泥浆涡轮发电机所发出电流的加热作用下伸长或收缩；所述形状记忆合金弹簧的伸缩带动钻具上下运动，所述减小摩阻的装置可使井内钻具与井壁的静摩擦变为动摩擦。

优选的，所述减小摩阻的装置还包括上接头和下接头，所述上接头与花键芯轴的另一端连接；

所述下接头与所述本体的下端固定连接。

优选的，所述形状记忆合金弹簧为单程记忆合金弹簧、双程记忆合金弹簧或者全程记忆合金弹簧。

优选的，所述花键套与所述本体的上端通过螺纹固定连接。

优选的，所述形状记忆合金弹簧的底部设有用于定位通电连接和传递载荷的外圆凸起部。

本发明基于形状记忆合金弹簧的钻进减小摩阻的装置具有如下优点：

本发明通过形状记忆合金弹簧的回复力和复位弹簧的弹力带动钻具在井内产生往复运动，使钻具与井壁间的静摩擦变为动摩擦从而减小钻具与井壁间的摩擦阻力，与同类工具相比较，其可以大幅度降低能耗，减少钻井功率消耗，降低泵压，提高钻头水马力，本发明的减小摩阻的装置可以有效地减少滑动钻进过程中产生的托压现象，提高钻压的传递效率。

附图说明

图1为本发明的基于形状记忆合金弹簧的钻进减小摩阻的装置的结构示意图。