[发明专利]一种流量自调节的钻孔工艺增效装置及正循环钻孔设备

说明书

本发明涉及钻井机械技术领域，尤其涉及一种流量自调节的环钻孔工艺增效装置，包括连接管、涡轮部；所述连接管将钻杆间开，并且两端固定连接钻杆，连接管的内腔连通被间隔开的钻杆的内腔；所涡轮部可旋转的套设于所述连接管；涡轮部的叶片中空设置，与连接管的内腔连通；所述叶片与钻杆之间具有过水通道，所述过水通道的开度能够随钻杆内外冲洗液压差减小而增大。通过在钻头以上的钻杆设置涡轮部，扰动冲洗液及其中的钻屑，涡轮部之间形成接力，提高携带钻屑能力；过水通道的开度能够随钻杆内外冲洗液压差减小而增大，保证钻井深处涡轮部的转速，进一步保证携带钻屑的能力。

技术领域

本发明涉及钻井机械技术领域，尤其涉及一种流量自调节的正循环钻孔工艺增效装置。

背景技术

正循环钻孔工艺中，泥浆以高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头在回转时将地层破碎为钻屑，被泥浆浮悬，随着泥浆上升而溢出流到井外。现有技术中，增加泵压在一定范围内可以增加正循环钻孔冲洗液的循环速度，提升循环液的携砂能力，但对设备的要求会提高很多，而且随着钻孔深度的增大，钻进对设备的性能要求会越来越高，通过增加泵压来提升效果更加困难，经济效益也会降低。冲洗液性能的调整是一个复杂过程，因为钻孔工程中会涉及到冲洗液的多种功能，对冲洗液性能的要求也不同，例如改变冲洗液的比重，可以改变其粘度提升携砂能力，但同时也会带来冲洗液循环速度快速降低，增加钻具磨损，钻进效率下降。

发明人考察了携砂能力弱的原因，发现在钻头位置的冲洗液携带钻屑能力强是由于冲洗液被钻头扰动，而在冲洗液上升过程中，冲洗液被扰动的程度越来越小，仅有向上的冲力，虽然流速与钻头位置相近，但携带钻屑能力却变弱。目前还未有发现该问题的原因并进行改进的技术方案。

发明内容

本发明为了解决携带泥沙能力弱的问题，首先在钻头以上的钻杆间隔设置不少于两个自动转动的涡轮部，扰动冲洗液及其中的钻屑，涡轮部之间形成接力，来提高携带钻屑能力；同时在涡轮部的叶片末端设置出水口，出水方向与弯管出口端旋转轨迹线相切，所以在水流冲击作用下，冲洗液形成螺旋向上的涡流，进一步提高携带钻屑能力；由于钻杆越深内外压差越小，不利于深处的扰动部旋转，本发明进一步的将钻杆与叶片之间的过水通道开度设置为能够随钻杆内外冲洗液压差减小而增大，保证钻井深处涡轮部的转速。

具体提供一种流量自调节的钻孔工艺增效装置，包括连接管、涡轮部；连接管将钻杆间开，并且两端固定连接钻杆，连接管的内腔与钻杆的内腔连通；涡轮部可旋转的套设于所述连接管；涡轮部的叶片中空设置，与连接管的内腔连通；

所述叶片与钻杆之间具有过水通道，过水通道的开度能够随钻杆内外冲洗液压差减小而增大。

进一步的改进，所述涡轮部包括套筒、固定于所述套筒两端的法兰、固定于所述套筒侧面的叶片；

所述法兰可旋转的套设于所述连接管。

进一步的改进，所述法兰与连接管外壁固定连接。

进一步的改进，所述法兰的法兰盘边缘设置螺栓孔，通过螺栓将法兰盘与套筒固定，法兰盘与套筒之间设置橡胶垫。

进一步的改进，所述连接管两端为圆形管，连接管两端设置螺纹，与钻杆配合与其螺纹连接；

所述连接管的中部由两个方形管插接而成，其中一个方形管为内插接方形管，另一个为外插接方形管；

内插接方形管与外插接方形管过盈配合，内插接方形管与外插接方形管之间的空隙形成所述连接管出水口。

进一步的改进，所述叶片为具有弧度的弯管，固定于套筒，与套筒内腔连通。

进一步的改进，所述弯管不少于两个，外形呈扁平并倾斜，与套筒共同形成涡轮形状。

进一步的改进，所述套筒沿中心线向外分为三层，分别为外层套筒、中间层套筒、内层套筒；