[发明专利]一种提高钻井机械钻速的振动工具及方法

说明书

本发明提供了一种提高机械钻速的振动工具及方法，包括从上至下依次设置的上连接套、连接短节、伸缩短节和下连接套；下连接套上设有旋转装置，旋转装置连接有转动叶片，下连接套内固设有过流装置，过流装置的过流孔与转动叶片配合可使过流孔周期性开放或闭合，过流装置上端连接有内轴且两者相通，伸缩短节与内轴固连，内轴可沿轴向上下运动，下连接套内设有碟簧和联动活塞，联动活塞固设在内轴上，内轴上设有限位套。该振动工具使钻具和井壁的静摩擦转换为动摩擦，减少井下黏滑的现象的发生，改善钻压传递效果，提高了机械钻速，有助于水平井深井水平段的延伸。

技术领域

本发明属于钻井工艺技术领域，具体涉及一种提高钻井机械钻速的振动工具及方法。

背景技术

在水平井深井的钻进过程中，随着井深的增加，深部地层岩石承受的上覆压力逐渐增大，其岩石硬度，抗压抗剪强度，研磨性成倍增加，从而使岩石胶结更致密，研磨性增强，可钻行差；特别是在造斜段和水平段，钻柱容易屈曲，随着井斜的增加，会加大钻压传递和施工的难度，严重降低了传统钻井方法的破岩效率和机械钻速。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高钻井机械钻速的振动工具，使钻具和井壁的静摩擦转换为动摩擦，减少井下黏滑的现象的发生，改善钻压传递效果，提高钻速。

本发明的另一个目的在于提供一种提高钻井机械钻速的方法，提高了机械钻速，有助于水平井深井水平段的延伸。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种提高机械钻速的振动工具，包括从上至下依次设置的上连接套、连接短节、伸缩短节和下连接套；

所述下连接套内设有旋转装置，所述旋转装置连接有转动叶片，所述下连接套内固设有过流装置，所述过流装置的过流孔与转动叶片配合可使过流孔周期性开放或闭合，所述过流装置上端连接有内轴且两者相通；

所述伸缩短节与内轴固连，所述内轴可沿轴向上下运动，所述上连接套内设有碟簧和联动活塞，所述联动活塞与内轴固连，所述伸缩短节和上连接套之间设有使联动活塞能够压缩碟簧的泄压机构，所述内轴上固设有限位套，所述上连接套上端径向设有阻挡限位套向上运动的挡条。

所述旋转装置下端设有钻杆扣，所述旋转装置为涡轮，所述涡轮上部通过螺纹连接有涡轮连接杆，所述涡轮连接杆与转动叶片螺纹连接。

所述泄压机构包括设于连接短节上端与联动活塞之间的液压油腔，所述碟簧被限制在液压油腔内，所述伸缩短节上端与内轴之间设有油通道，所述油通道底端为套设在过流装置上的活塞，所述油通道与液压油腔连通，所述过流装置沿轴向设有调压孔，所述调压孔与活塞所在空间连通。

所述过流装置为静止套，所述静止套上端与内轴连通，所述调压孔位于静止套下部一侧。

所述内轴外壁设有花键，所述内轴与连接短节之间通过花键连接。

所述伸缩短节下端与下连接套螺纹连接，所述伸缩短节上端设有颈部，所述颈部与连接短节下部内外接触设置，所述伸缩短节相对于连接短节沿轴向上下运动，所述内轴与伸缩短节螺纹连接或一体设置。

所述静止套由一体设置的上下两部分组成，所述上部分直径小于下部分，所述下部分与下连接套固连，所述上部分与内轴相通，所述上部分和下部分均为中空结构且相通，所述过流孔设于下部分的底部端面，所述调压孔设于下部分的一侧。

所述过流孔为偏心孔。

一种提高钻井机械钻速的方法，将提高机械钻速的振动工具与钻具组合连接，开泵注入钻井液，钻井液流过涡轮使涡轮旋转，涡轮带动转动叶片旋转，通过转动叶片与过流装置的配合可周期性开放或闭合过流孔，由流量的变化引起工具内部的压力波动，这种压力的变化转化为对联动活塞的轴向作用力；