[发明专利]一种井下增压器

说明书

本发明涉及的是一种井下增压器，这种井下增压器包括外壳、柱塞、蓄能弹簧、驱动齿轮机构、液压缸、钻头短接；外壳内有一个隔板，蓄能弹簧放置在隔板上，柱塞放置在蓄能弹簧上，柱塞下部的柱塞阶梯穿过隔板，柱塞阶梯的下端为活塞，液压缸位于活塞正下方，液压缸缸底设置有密封阀，密封阀连接高压流道，高压流道连接钻头短接的流道接口；柱塞头部具有垂向设置的过流孔；驱动齿轮机构的每个大齿轮均安装于支架处，每个大齿轮内侧啮合一个小齿轮，且每个大齿轮和小齿轮还通过二连杆连接，两个小齿轮位于柱塞阶梯两侧且均与柱塞阶梯啮合，两个小齿轮分别通过换向连杆连接换向导轨。本发明解决了现有的常规增压器受井下制约无法带入动力源的问题。

技术领域：

本发明涉及的是石油行业钻井用的适用于深井的辅助破岩工具，具体涉及的是一种井下增压器。

背景技术：

近年来，随着油气田勘探开发的深入，油气钻井逐渐由浅部地层向深部地层转变，钻遇地层岩石硬度增大、可钻性级值增高，机械钻速降低、破岩效率降低、钻井成本升高，因此，在各种钻井技术中辅助钻井破岩技术就突出了自身的重要性。

当前，提高机械钻速的新技术之一为超高压射流破岩技术，实现这项技术的关键是要制造出产生高压水射流的增压装置。目前实现钻井液增压的方式有地面增压和井下增压两种。将钻井液在地面增压后再输送到钻头困难很大，为此，国内外专家设计了各种各样的井下增压装置。

现有的井下增压器多数以井下安装螺杆马达为动力源，通过换向装置将螺杆泵的旋转运动转换为柱塞的上下往复运动来对部分钻井液实现增压。此种装置因井下空间狭小，使得可以用于井下的马达直径更小，马达的功率受到制约，故在井下空间完成往复运动次数少，且当装置损坏的情况下钻井液不能流通，阻碍钻井，严重时候会引发事故。这些问题的存在严重制约了井下增压器在现场的推广使用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种井下增压器，这种井下增压器用于解决现有的常规增压器受井下制约无法带入动力源的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种井下增压器包括外壳、柱塞、蓄能弹簧、驱动齿轮机构、液压缸、钻头短接；外壳下端连接钻头短接，外壳内有一个隔板，隔板上有两个对称的限流孔，每个限流孔正下方有一个支架；蓄能弹簧放置在隔板上，柱塞放置在蓄能弹簧上，柱塞下部的柱塞阶梯穿过隔板，柱塞阶梯的下端为活塞，液压缸固定在钻头短接上，液压缸位于活塞正下方，液压缸缸底设置有密封阀，密封阀连接高压流道，高压流道连接钻头短接的流道接口，流道接口外侧设置泄流孔；柱塞头部具有垂向设置的过流孔；驱动齿轮机构包括成对设置的大齿轮和小齿轮，每个大齿轮均安装于支架处，每个大齿轮内侧啮合一个小齿轮，且每个大齿轮和小齿轮还通过二连杆连接，两个小齿轮位于柱塞阶梯两侧且均与柱塞阶梯啮合，两个小齿轮分别通过换向连杆连接换向导轨；钻井液经由柱塞上的过流孔、蓄能弹簧腔、限流孔冲击大齿轮侧面叶轮并开始分流，一部分钻井液沿着外壳和液压缸形成的环空从钻头短接上的泄流孔流出，另一部分流入液压缸，待柱塞对液压缸内钻井液增压后，密封阀打开，高压钻井液从高压流道中射出，完成射流。

上述方案中外壳上部具有螺纹，用于连接上部钻柱，钻头短接下部连接钻头。

上述方案中二连杆中的两个连杆铰接，其中一个连杆与大齿轮通过销钉固定在支架上，小齿轮及对应的换向连杆通过销钉固定在另一个连杆上；两个换向连杆通过轴与换向导轨活动连接，换向导轨具有条形的导轨槽。

上述方案中二连杆内部设置单向第一紧固件，换向连杆和换向导轨间设置单向第二紧固件，使得二连杆及换向连杆处于水平位置时锁紧。

上述方案中柱塞阶梯的直径小于活塞直径，换向导轨与小齿轮中心垂线的距离大于柱塞阶梯直径，换向导轨与小齿轮中心垂线的距离小于活塞直径。

上述方案中大齿轮侧面有8个叶片，便于将钻井液的动能转换为大齿轮旋转的力。

上述方案中柱塞阶梯由20-30个阶梯构成。