[发明专利]一种圆柱凸轮驱动新型阀结构的涡轮式钻井提速工具

说明书

本发明为一种圆柱凸轮驱动新型阀结构的涡轮式钻井提速工具。其结构主要包括上接头、流体入口锥、弹簧、新型阀、套筒、圆柱凸轮、外壳、心轴、涡轮、下接头；上接头、外壳、下接头依次通过螺纹连接；流体入口锥、新型阀口套、新型阀套依次通过螺纹连接；新型阀与新型阀套之间安装有弹簧，并在新型阀下方形成新型阀压力室，允许先入次流体进入激活新型阀；涡轮带动心轴上的圆柱凸轮旋转，使与圆柱凸轮相配合的套筒上下运动，推动新型阀上下移动，关闭或开启新型阀孔，从而引起过流面积的改变，在钻柱中形成周期的脉冲振荡；本发明可有效解决现有长水平、大斜度及多分支水平井等非常规井钻井摩擦大，造成的托压、粘卡等问题。

技术领域

本发明涉及一种圆柱凸轮驱动新型阀结构的涡轮式钻井提速工具，属石油、天然气开采钻井工具技术领域。

背景技术

由于石油资源紧缺和较大的需求量，石油开采技术也随之发展，以适应较大开采难度的具有复杂井身结构的油井和数量较大的长水平、大斜度及多分支水平井。许多新型钻井工具也随之被研发使用，使复杂、非常规的钻探成为可能。在长水平、大斜度及多分支水平井中，井眼轨迹复杂，钻柱与井壁之间的摩擦比常规竖井更大，导致托压、卡钻现象的出现，降低了钻井效率，延长开发周期。在滑动钻进过程中，钻柱与井壁之间保持相对静止的状态，静摩擦力比动摩擦力大，所以可以考虑将较大的静摩擦力转换为较小的动摩擦力，基于此钻井应用工具水力震荡器被研发和使用于钻采作业中，使钻具在轴向上产生周期性的振动，将静摩擦转换动摩擦，用于减少摩阻、增加水平进尺和提升钻速，以缩短钻井周期。

现有的钻井应用工具水力震荡器中：螺杆动力水力振荡器具有技术成熟、工作稳定和可靠等优点，但磨损严重且不耐高温；叶片动力水力振荡器具有结构简单、压降小等优点，但震荡力太小，工作不可靠；涡轮动力水力振荡器具有工作可靠、耐高温和压降小等优点，是水力振荡器发展的方向。阀控配流技术和配套钻进工艺对水力振荡器减阻效果影响大。传统阀片产生的脉冲幅值和频率难以稳定，且现有水力振荡器大多使用阀盘单一，在使用过程中动阀盘和定阀盘出现磨损严重现象，阀盘和阀片在流量脉冲的情况下冲蚀现象严重，需要经常更换阀片，造成成本的增大，效率降低。基于此，本文在现有研究的基础上，提出一种圆柱凸轮驱动新型阀结构的涡轮式钻井提速工具，用由圆柱凸轮结构驱动的新型阀代替传统阀片来产生水力脉冲。本发明允许在管柱内产生脉冲，使得脉冲幅度随流量或总流体压力在容易达到的范围内变化，不需要现场调整，并且能够产生可记录、可重复、可再生的脉冲，由于独特的设计，产生流体脉冲信号使用的功率较小。

发明内容

本发明的目的在于：为了克服现有长水平、大斜度及多分支水平井等非常规井钻井摩擦大，造成的托压、粘卡，钻井液的携岩能力低和振动效果不理想的问题，设计一种圆柱凸轮驱动新型阀结构的涡轮式钻井提速工具。