[发明专利]一种石油钻井工具

说明书

本发明涉及一种石油钻井工具，尤其涉及一种用于硬质地层的石油钻井提速工具，属于石油钻井技术领域。主要包括上接头、外壳、下接头，在外壳内自上而下依次设有阀体、分流件、弹簧、冲锤、射流件，分流件与上接头螺纹连接，阀体通过弹簧与分流件滑动连接，射流件与下接头螺纹连接，冲锤滑动安装在分流件与射流件之间，分流件在液力差作用下向上运动堵住流道，然后在水击作用向下运动对钻头产生轴向冲击；同时，射流件对钻头产生射流冲击，通过双重冲击增大钻压，增大岩石的吃入深度，提高机械钻速。此外，外壳内壁与外壁均产生驱动钻头旋转的扭矩，减小钻头的转动波动，避免或减小粘滑振动，进而提高破岩效率、加快钻井速度。

技术领域

本发明涉及一种石油钻井工具，尤其涉及一种用于硬质地层的石油钻井提速工具，属于石油钻井技术领域。

背景技术

随着石油、天然气资源的不断勘探开发，钻井技术的不断发展，钻井深度越来越深，钻井过程中所遇地层岩石硬度也越来越高，这就减缓了钻井速度，提高了钻井成本。而现有的传统旋转钻井技术并不能很好的满足高速钻井的要求，如何提高破岩效率、加快钻井速度成为了钻井过程中的一个重要问题。

石油钻井工程中，首要目标是提高机械钻速。目前石油钻进方式是通过钻杆带动钻头转动，通过钻头对岩石进行剪切、冲击来实现破岩。破碎的岩石通过钻井液被携带出地面。整个钻进过程为钻头被钻柱提供的静压力压在岩石上端，而通过钻柱传递到钻头处的扭矩驱动钻头转动，驱动方式包括转盘、顶驱及井下动力钻具提供。

钻头是整个钻井过程中最重要的一部分，直接关系到破岩效率。其中，PDC钻头是目前使用较多、效果较好的钻头，它主要通过切削、剪切和挤压方式破碎地层。影响PDC钻头破岩效率的参数主要包括钻压和扭矩，钻压是影响PDC钻头切削刃吃入岩石深度的主要参数，而吃入深度可以理解为单圈切削岩石的体积，钻压越大，切削刃吃入岩石的深度越大，机械钻速越高；扭矩是影响切削效率的参数，扭矩越高，剪切力越大，切削岩石越顺畅，钻头转动波动越小。

研究发现，PDC钻头在钻硬质地层时，容易出现以下两个问题：(1)钻头的转动波动较大，粘滑振动较为严重；(2)钻头吃入深度不够，机械钻速较低。以上两个问题是限制PDC钻头在硬质地层中破岩效率与钻井速度的决定因素。

由此可见，为了在硬质地层钻进时，能够提高破岩效率、加快钻井速度，使用PDC钻头钻进是一种有效的方法，但是同时需要解决PDC钻头在钻硬质地层时出现的粘滑振动和吃入深度不够这两个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在使用PDC钻头对硬质地层钻进时，解决PDC钻头在钻硬质地层时出现的粘滑振动和吃入深度不够这两个问题，从而达到提高破岩效率、加快钻井速度的目的，使得PDC钻头能够在硬质地层钻进时推广应用。