[发明专利]一种钻井提速机构

说明书

本发明涉及石油地质钻井工具领域，尤其是涉及一种钻井提速机构，以缓解现有钻头驱动钻具存在无钻压延伸能力、无法提高钻头破岩能力的技术问题。本发明包括周向缓冲蓄能器、轴向缓冲蓄能器和连接组件；周向缓冲蓄能器通过连接组件与轴向缓冲蓄能器连接；周向缓冲蓄能器包括扭簧组件；扭簧组件一端与连接组件连接，另一端与钻具输出轴或动力组件连接；轴向缓冲蓄能器包括导向芯轴和碟簧组件；导向芯轴安装于钻具输出轴或动力组件；碟簧组件安装于导向芯轴的外圆。本发明能够调节钻头的瞬时转速，使钻头的破岩效能和工作寿命提高，还能够延长钻压力的有效作用距离及钻头和钻具的有效工作时间，并减小钻具的扭矩波动峰值，提高钻井速度和质量。

技术领域

本发明涉及石油地质钻井工具领域，尤其是涉及一种钻井提速机构。

背景技术

在石油地质钻井中，钻头驱动工具的功能对钻头的钻进速度影响很大，例如：地质导向钻井系统通过提高钻头的有效工作时间使钻头的钻进速度显著提高，阿特拉扭力冲击器在硬地层中通过调节钻头的瞬时转速提高了PDC钻头的破岩深度，也使钻头的钻进速度提高，然而，钻铤及动力钻具作为最普遍使用的常规钻头驱动工具多年来在功能和原理上并没有突破性的改进，致使常规钻井中的钻井提速难题一直延续至今，因钻井周期长引起的钻具疲劳断裂事故以及钻压力传递不当引起的跳钻、蹩钻和墩钻等现象依然普遍存在，其原因主要有以下两点：

第一，钻头驱动钻具钻压延伸能力差。不能弥补断续式送钻过程中刚性钻柱造成的钻压力衰减过快的缺陷，以致钻头的有效工作时间短，无效工作时间长的问题延续至今。

第二，常规钻头驱动钻具无法调节周向缓冲。无法有效解决在硬地层上钻头破岩效果差的问题，也无法克服钻头受到的强力冲击，致使钻遇硬地层时钻头的机械钻速及寿命大幅度降低成为普遍现象。由于油气层多存在于深井段的硬地层之中，因此耗费于较硬地层中的钻井时间和出现的问题及事故要远多于软地层。

另外对于PDC钻头而言，因PDC齿的负前角设置，在钻削过程中地层会对钻头产生一个与钻压力方向相反的力，这种力随钻压力及钻头转速的增加而增加，并抵消一部分钻压力。特别是在硬地层中并以匀转速驱动钻头的钻进过程中，这种力对钻压力的减小作用非常明显，并大大地缩短了钻压力的有效作用距离，极易使钻头产生打滑、跳钻等现象，使钻头的工作寿命和机械钻速大幅度降低。

由此可知，以往的钻头驱动钻具缺乏钻压延伸及周向缓冲调节功能是造成钻头功效低、在硬地层上钻进速度低和钻头寿命短的主要原因，也是制约缩短钻井周期、节能降耗主要因素之一。

因此，现有钻头驱动钻具存在无钻压延伸能力、无法提高钻头破岩能力的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井提速机构，以缓解现有钻头驱动钻具存在无钻压延伸能力、无法提高钻头破岩能力的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种钻井提速机构，安装于钻具输出轴和动力组件之间，包括周向缓冲蓄能器、轴向缓冲蓄能器和连接组件；

所述周向缓冲蓄能器下端通过所述连接组件与所述轴向缓冲蓄能器上端连接；

或所述轴向缓冲蓄能器下端通过所述连接组件与所述周向缓冲蓄能器上端连接；

所述周向缓冲蓄能器包括由多个扭簧组成的扭簧组件；所述扭簧组件一端与所述连接组件连接，另一端与所述钻具输出轴或所述动力组件连接；

所述轴向缓冲蓄能器包括导向芯轴和由多个碟簧组成的碟簧组件；所述导向芯轴安装于所述钻具输出轴或所述动力组件；所述碟簧组件安装于所述导向芯轴的外圆。

更进一步地，

所述轴向缓冲蓄能器还包括推力轴承组；所述推力轴承组转动安装于所述导向芯轴的外圆，且位于所述碟簧组件的上部。

更进一步地，