[发明专利]井底粒子引射钻井提速工具

说明书

技术领域

本发明属于石油、天然气钻井的配套装置领域，特别涉及一种能够提高深部坚硬地层钻井破岩速度的井底粒子引射钻井提速工具。

背景技术

近年来，随着我国浅层油气资源的不断枯竭，在深部坚硬地层以及复杂地质条件下发现油气是目前勘探开发的重要工作。在钻井过程中，地层硬度和钻井难度随着井深的增加而不断增大，提高硬地层钻速是世界公认的难题之一。国内外各油田在深井、硬岩地层钻进中普遍存在钻井速度慢、钻具寿命短、钻井周期长、钻井成本高等难题，制约着勘探开发的整体效益。

粒子冲击钻井技术是近几年发展起来的一种专门针对深部硬地层的高效钻井技术，它是在位于泥浆泵和钻柱之间的高压管处将球形钢粒子混入钻井液中，钻井液携带粒子进入立管并传递到井下钻头，粒子以高速喷出，通过高频撞击和磨削作用破碎破岩，是高速水力破岩为主、机械牙齿破岩为辅的一种崭新的高效钻井破岩方法。它将破岩方式由传统的高压水射流对井底岩石的静压作用改变为高速粒子流对井底岩石的冲蚀和磨削作用，大大提高了能量的利用率，提高了钻井速度。然而，粒子冲击钻井技术在我国尚处于起步阶段，目前国内开发的井底岩屑磨料射流钻井工具可用来开展井底自吸式粒子冲击钻井，但现场试验表明，粒子吸入效果差，提速效果不明显。

发明内容

为了解决上述粒子冲击钻井技术的粒子吸入效果差的技术问题，本发明实施例提供了一种井底粒子引射钻井提速工具。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种井底粒子引射钻井提速工具，其包括上接头、第一端连接上接头的壳体及连接壳体的第二端的下接头；其中，下接头与一个钻头连接；钻头设有水眼；井底粒子引射钻井提速工具还包括安装在壳体内的收缩喷嘴，收缩喷嘴设有一个喷嘴通道；收缩喷嘴的外周面与壳体之间形成有环形空间，喷嘴通道与环形空间连通；壳体的壁面间隔均匀的分布有多个与环形空间连通的粒子吸入口；下接头设有一个锥形的扩压流道，且扩压流道与环形空间贯通的入口处的直径小于扩压流道与水眼贯通的出口处的直径。

进一步地，壳体沿着轴向设有一个贯穿的中空腔，收缩喷嘴固定在中空腔内，且中空腔内于收缩喷嘴的下方还固定有一个衬套，衬套设有一个与喷嘴通道对齐贯通的收缩流道，且收缩流道与环形空间及扩压流道贯通。

进一步地，衬套包括面向收缩喷嘴的第一端及与第一端相对的第二端，收缩流道贯穿衬套的第一端和第二端，收缩流道包括位于第一端的截面呈圆锥形的第一孔段和位于第二端的截面呈圆形的第二孔段，第二孔段的直径范围为30-40mm。

进一步地，衬套的第二端的端面顶抵于下接头，第二孔段与扩压流道的入口对齐贯通，且扩压流道的入口处的直径与第二孔段的直径相等。

进一步地，衬套的第二端的外周面设有固定凸环，中空腔的内壁凹陷有固定固定凸环的第二安装环槽。

进一步地，收缩喷嘴远离衬套的第一端的外周面设有安装凸环，中空腔的内壁凹陷有固定安装凸环的第一安装环槽。

进一步地，收缩喷嘴面向衬套的第二端呈锥形，且收缩喷嘴的第二端的外锥面为内凹的弧形面，收缩喷嘴的第二端的外锥面和中空腔一起围成环形空间。

进一步地，中空腔的内壁于衬套的下方设有连接内螺纹，上接头的外周面设有与中空腔的连接内螺纹配合连接的外螺纹。

进一步地，中空腔的内壁于缩喷嘴的上方设有连接内螺纹，上接头的外周面上设有与中空腔的连接内螺纹连接的锥形外螺纹。

进一步地，每一粒子吸入口的直径范围为24-28mm，喷嘴通道的直径范围为20-25mm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的井底粒子引射钻井提速工具在进行钻井的过程中，钻井液通过收缩喷嘴形成高速射流后喷出，由于射流的引射作用，在环形空间内形成一个低压区，通过高低压力的压力差将环空内的钢制粒子吸入到环形空间内，增加了粒子的吸入效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的井底粒子引射钻井提速工具的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。