[发明专利]一种气体钻井用气液耦合动力转化系统

说明书

本发明提供了一种气体钻井用气液耦合动力转化系统。所述系统能够向液压执行机构提供驱动力，并包括气液耦合冲压装置、液压油控制装置和油箱总成，气液耦合冲压装置包括气动冲击器和往复泵，气动冲击器的活塞能与往复泵的泵活塞发生碰撞，以将机械能传递给泵活塞，往复泵能够将机械能转化为液压油的压力能；液压油控制装置包括配流单元、蓄能单元和调节单元；油箱总成能够回收从液压执行机构流出的液压油，并包括储油箱和增压器。本发明有益效果可包括气动冲击器与泵活塞相对独立运动，互不影响，克服了刚性连接导致联合动作协调性差等缺陷，能够读液压油的压力和流量进行控制以获得相对平稳的输出特性，为液压执行机构提供稳定的动力来源。

技术领域

本发明涉及石油天然气气体钻井领域，特别地，涉及一种气体钻井用气液耦合动力转化系统。

背景技术

目前国内油气资源勘探难度越来越大，目标已转向低产、低压、低渗等难开采油气藏，其中包含大量水敏、盐敏、碱敏及碎屑岩地层，与钻井滤液作用后渗透率急剧降低，用常规钻井方法很难实现储层保护或发现新气藏。国内外实践经验表明，利用气体钻井技术更加有利于发现和保护油气层，而利用水平井可以增加单井控制面积，有效提高单井产量，延长稳产时间，还可减少耕地征用和环境污染，具有显著的经济效益。水平井与气体钻井技术的结合能最大限度地解放油气层，为发现和合理开发低压低渗油气藏开辟新径，然而两者的结合还缺乏一种专门用于气体钻井的井下动力钻具。

目前用于气体钻井的井下动力钻具有空气螺杆和自转式空气锤。空气螺杆由传统的泥浆螺杆钻具改进而来，螺杆钻具本身因钻井液不可压缩而具有硬的机械特性，正是因为这个优点才使得它广泛应用于定向和水平钻井，但由于气体可压缩导致螺杆马达原本具有的机械特性由“硬”变“软”了。尽管空气螺杆针对气体的可压缩性采取了一系列的结构优化和改进，基本能用于泡沫、充气钻井，但当循环介质为干气体和雾化时存在输出扭矩、转速受负载影响大、寿命短、马达易飞车等问题，可靠性严重缺乏。自转式空气锤采用旋转、冲击方式破岩，气体不仅要产生冲击功还要驱动钎头旋转，需要非常高的压力才能实现有效钻进，工作时受力状况恶劣，钻具整体寿命短，输出扭矩有限难以满足实用要求。由于缺乏可靠的井下动力钻具，因此气体钻井目前只能依靠转盘或者顶驱的力量驱动钻柱旋转，带动钻头破岩，无法滑动钻进控制轨迹。这种方式导致气体钻井只能用最原始的扶正器组合钻直井段、稳斜段和水平段，轨迹控制滞后且效率低下，造斜段根本无法钻进。通常做法是在直井段和稳斜段采用气体钻井提速、治漏，在造斜段则替浆转换为常规钻井，极大地限制了气体钻井技术的发展和应用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种气体钻井用气液耦合动力转化系统，以弥补由气体直接驱动执行机构做功的不足。

为了实现上述目的，本发明提供了一种气体钻井用气液耦合动力转化系统。