[发明专利]一种自动调节钻压工具

说明书

一种自动调节钻压工具，通过心轴下端下接头的外螺纹及上接头的内螺纹实现与其他钻井工具的连接；上接头内部用多股螺旋弹簧储能，弹簧通过套管固定在内部，上接头与内螺旋花键筒采用螺纹连接；内外螺旋花键为矩形齿廓；连接套管上面通过螺纹连接外螺旋花键轴，下面通过管螺纹连接加压滑道管；下半部分Y型流道套管，通过轴承与加压滑道管过盈配合；加压活塞轴连接在钻头上面，加压滑道管其内部有一个键槽让加压活塞轴在其内上下滑动；中间有层隔板，隔板上有均布的四个圆孔。本发明通过自动调压有效减缓钻井过程中钻头磨损，能在深部钻井和水平井钻井过程中，保持钻头钻压稳定并有效辅助破岩，减少卡钻、托压现象，提高钻头利用率，降低成本。

技术领域

本发明涉及一种用于石油天然气钻探工程、隧道工程、地质钻探，特别是油气田钻井中的自动调节钻压工具。

背景技术

近年来，随着石油开采难度的增加，水平井、大斜度井、小直径井、深井、老井侧钻井在钻井中所占的比例越来越大，在这种情况下很难实现高效率的钻井。在钻井过程中，由于钻柱与井壁的摩擦、钻头钻遇不同硬度的岩层，致使钻头所需要的实时钻压存在一定波动，但是地面施加的钻井压力经过较长的传输后才施加于钻头，容易造成施加给钻头的压力过大或过小。钻压太低，钻速很慢；钻压过大，钻头的磨损会加剧，钻速改进效果也不明显，甚至使钻进效果变差。再因钻头本身的特性以及钻柱在井筒内旋转时产生的各种形式的振动，井底钻压并不是一个恒定值。合适的钻压波动有利于钻头破碎岩石，如果钻压波动过大，不仅不利于岩石破碎，甚至会引起钻头牙齿以及钻头轴承的冲击破坏。选择合适的钻压对钻进过程非常重要。为了在深部钻井和水平井钻井过程中，保持钻头钻压稳定能够有效辅助破岩，减少卡钻、托压现象，发明一个钻井里面自动调节钻压工具。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，发明一种自动调节钻压工具，达到自动平衡钻井压力，实现钻压能量的高效传输与利用的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种自动调节钻压工具，由连接部分(由上接头、下接头、连接管筒组成)、储能部分(由多股螺旋弹簧、弹簧内套管组成)、螺旋花键部分(由外螺旋花键轴、内螺旋花键筒组成)、加压部分(由Y型流道套管、组合密封管、加压滑道管、加压活塞轴、多股螺旋弹簧组成)、其他零部件部分(密封部件、管螺纹部件)五大部分组成。其结构特征为：1)连接部分的连接下接头部分为螺纹连接，上下接头部分，上接头连接钻铤，下接头连接钻头，接口采用NC50；连接套管上面通过螺纹连接外螺旋花键轴，下面通过管螺纹连接加压滑道管。2)储能部分的储能工具选用无中心多股螺旋压缩弹簧，用于实现钻压能量的储集与释放；弹簧内套管，作用为固定多股螺旋弹簧在轴向方向运动，不产生偏移。3)螺旋花键部分的内外螺旋花键齿廓为矩形，连接方式为螺纹连接。内螺纹花键与外螺纹花键配合，旋向左旋。4)加压部分的压活塞轴连接在钻头上面，钻井液从上接头流入，经中心孔从Y型流道套管流出，由于Y型流道套管的节流作用，在下部工具内形成高压区，而加压活塞轴下腔由于阻尼空与环空相通，是低压区。加压活塞轴在压差的作用下产生轴向推力，推动加压活塞轴向下移动。组合密封管起密封加压作用，在加压活塞轴下区形成低压区从而产生压差；加压滑道管其内部有一个键槽让加压活塞轴在其内上下滑动，不产生径向转动。中间有层隔板，隔板上有均布的四个圆孔，用于压差钻井液的流动。5)其他零部件中的密封部件，主要用于与连接套管接触，采用双密封圈；管螺纹部件，主要用于连接上接头，螺纹采用石油行业专业管螺纹。

本发明的有益效果是：(1)本自动调节钻压工具能有效减少钻头磨损，降低成本：当钻头卡钻时，通过外螺旋花键轴提升钻头再由储能机构释放钻头，如此来改变钻头位置，恢复正常钻井；(2)本自动调节钻压工具能加快工程进度，降低钻头崩坏的概率，避免严重经济损失：当钻头托压时，通过加压活塞轴下压钻头接触井底，避免产生压差卡钻，释放钻头压力，恢复正常钻井。

附图说明

图1是本发明一种自动调节钻压工具的结构示意图。