[发明专利]射流式激增压力脉冲减阻钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻探机具，尤其是大斜度井、大位移井、水平井等非常规钻井的激增压力脉冲减阻钻具。

背景技术

现有的压力脉冲减阻工具主要分为三类：（1）采用转子在定子内转动，周期性地改变过流断面面积，使钻井液产生压力脉冲，进而驱动振荡装置产生轴向振动；（2）采用阀控机构操作流动阻断阀，周期性地阻断钻井液流动，产生压力脉冲；（3）采用组合钻具的方式，冲击短节产生压力脉冲，驱动下部的震击器产生冲击振动。

随着矿产开发领域不断扩大，矿产资源埋深增加，大斜度井、大位移井、水平井等非常规钻井数量不断增多，而摩阻扭矩大的问题已成为制约复杂结构井的突出因素。国内主要采用螺杆钻具为动力的滑动钻井系统实施水平段钻井作业，而钻柱本身不旋转，由于钻柱重力与钻井方向不一致，钻具贴靠井壁，产生巨大的摩擦阻力和扭矩，难以有效施加钻压，钻进效率低，而且容易造成岩屑堆积和孔内卡钻跳钻等事故。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种射流式激增压力脉冲减阻钻具

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

激增压力脉冲振动减阻钻具，是由上接头1通过螺纹与外缸2连接，外缸2通过螺纹与下接头11连接，外缸2内部自上而下依次为上压盖3、射流元件4、缸体5、活塞6、缸盖7、隔套8、冲锤9和节流盘10，隔套8下表面与节流盘10端面接触，冲锤9与节流盘10端面接触，节流盘10下表面与下接头11端面接触构成。

节流盘10的中心设有节流主孔12，节流主孔12的周围径向等角度设有2—8个节流小孔13，节流小孔13的总直径之和与节流主孔12的直径比为1/4—1/3，主孔12的直径与钻具外径比为1/4—1/3。

冲锤9控制主孔12的打开与关闭，冲锤9在关闭节流盘10上节流主孔12的同时，在节流盘10的上下产生压力差，给节流盘10施加了高频冲击载荷，在钻柱上产生了冲击振动。

经过射流式激增压力脉冲减阻钻具的钻井液产生高频压力脉冲，脉冲压力波使下部钻柱产生振动，同时射流式激增压力脉冲减阻钻具内部的冲锤对下部钻柱施加高频冲击载荷，使下部钻柱产生冲击振动，降低钻柱与井壁之间的摩擦系数，达到减小摩擦阻力的目的，之后钻井液经过螺杆钻具及钻头，经钻柱与井壁之间的环状空间上返至地表沉淀池。

有益效果：射流式激增压力脉冲减阻器安装到钻具组合后，在进行大位移井、长水平段水平井、水平分支井等复杂结构井的钻进过程中，钻柱内部的钻井液经过射流式激增压力脉冲减阻器内部的射流元件，驱动活塞在缸体内高频地往复运动，冲锤对节流盘10主孔进行打开和关闭操作，使节流盘的过流断面面积周期性地变化，即而钻井液压力在极短时间内升高和降低，形成的激增压力脉冲向下传递给钻柱，而且冲锤在关闭节流盘主孔的同时，给节流盘施加冲击载荷，形成的冲击振动向下传递给钻柱，激增压力脉冲和冲击振动会在钻柱与井壁之间的滑动摩擦的基础上叠加谐振效应，从而减小了钻柱与井壁之间的有效摩擦系数，即摩擦阻力减小。该钻具能够有效降低钻具与井壁之间的摩擦阻力，更加高效地将钻压传递给下部钻具，提高机械钻速，避免了憋钻、卡钻等井下事故的发生，解决了现有水平井、大位移井钻进摩阻大，难以施加钻压的问题。

附图说明

附图1为射流式激增压力脉冲振动减阻器结构图a的右端接b的左端

附图2为附图1中A—A′剖面图

附图3为附图1中B—B′剖面图。

1上接头，2外缸，3上压盖，4射流元件，5缸体，6活塞，7缸盖，8隔套，9冲锤，10节流盘，11下接头，12节流主孔，13节流小孔.

具体实施方式

下面结合附图和实例作进一步的详细说明。

激增压力脉冲振动减阻钻具，是由上接头1通过螺纹与外缸2连接，外缸2通过螺纹与下接头11连接，外缸2内部自上而下依次为上压盖3、射流元件4、缸体5、活塞6、缸盖7、隔套8、冲锤9和节流盘10，隔套8下表面与节流盘10端面接触，冲锤9与节流盘10端面接触，节流盘10下表面与下接头11端面接触构成。

节流盘10的中心设有节流主孔12，节流主孔12的周围径向等角度设有2—8节流小孔13，节流小孔13的总直径之和与节流主孔12的直径比为1/4—1/3，主孔12的直径与钻具外径比为1/4—1/3。

冲锤9控制主孔12的打开与关闭，冲锤9在关闭节流盘10上节流主孔12的同时，在节流盘10的上下产生压力差，给节流盘10施加了高频冲击载荷，在钻柱上产生了冲击振动。