[发明专利]深井硬地层钻井提速装置

说明书

本发明涉及深井硬地层钻井提速装置，包括钻杆接头系统、高速旋转刚体系统、涡轮；钻杆接头系统包括上接头、下接头和外筒；高速旋转刚体系统包括芯轴、控制力矩刚体、固定卡箍，芯轴一端通过一对耐磨挡圈与上接头实现相对运动，芯轴另一端与所述涡轮固定连接，所述控制力矩刚体环绕设置在所述芯轴外围，且控制力矩刚体一端设有若干凹槽，凹槽与所述固定卡箍上的凸出键体相咬合，固定卡箍环绕固定卡设在所述芯轴的缩颈处，轴封座与所述固定卡箍之间设有第一轴承，所述控制力矩刚体与上接头之间设有第二轴承；钻井液由上接头内经芯轴流过涡轮，涡轮转动带动芯轴及控制力矩刚体转动。本发明能够在深井硬地层钻井过程中提高钻井效率。

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，尤其涉及深井硬地层钻井提速装置。

背景技术

随着石油钻井技术的发展，深井、超深井技术已成为石油钻井研究的重点方面。较深地层岩石质地坚硬，钻井过程中钻头受到动态不均衡力较大，使钻头产生跳动、涡动等现象，钻头涡动使切削齿运动方向与切削面不断变化，进而使切削齿受到不规则的交变载荷和冲击载荷，这种钻进方式对PDC钻头有效切削岩层是有害的，严重影响钻井效率、降低钻头寿命。而目前广泛采用的扭冲、垂冲提速工具针对一般硬质地层效果较明显，但是因为无法提供更高的冲击频率，随着地层硬度增加工具提速效果减弱。

因此，基于这些问题，提供一种能够在深井硬地层钻井过程中提高钻井效率，增加钻头寿命的提速装置，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够在深井硬地层钻井过程中提高钻井效率，增加钻头寿命的提速装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

深井硬地层钻井提速装置，包括钻杆接头系统、高速旋转刚体系统、涡轮；

所述钻杆接头系统包括上接头、下接头和外筒，所述上接头一端与外筒一端固定连接，所述下接头一端和外筒另一端分别与轴封座固定连接；

所述高速旋转刚体系统包括芯轴、控制力矩刚体、固定卡箍，所述芯轴一端通过一对耐磨挡圈与上接头实现相对运动，所述芯轴另一端与所述涡轮固定连接，所述控制力矩刚体环绕设置在所述芯轴外围，且控制力矩刚体一端设有若干凹槽，所述凹槽与所述固定卡箍上的凸出键体相咬合，所述固定卡箍环绕固定卡设在所述芯轴的缩颈处，所述轴封座与所述固定卡箍之间设有第一轴承，所述控制力矩刚体与上接头之间设有第二轴承；

所述芯轴、控制力矩刚体、涡轮均位于所述钻杆接头系统形成的筒体内部，且钻井液由上接头内经芯轴流过涡轮，带动涡轮旋转，所述涡轮转动带动所述芯轴及控制力矩刚体转动。

进一步的，所述上接头侧壁上设有注油孔，所述注油孔连接油路，润滑油通过油路进入第二轴承，且注油孔上设有注油孔盖。

进一步的，所述上接头上设有排液通道，所述排液通道将由耐磨挡圈渗出的钻井液排出，且排液通道出口处设有单流密封圈。

进一步的，所述耐磨挡圈与芯轴之间设有碟簧。

进一步的，所述耐磨挡圈为环形“凸”字型结构，且所述耐磨挡圈侧壁分别与所述上接头内侧壁、芯轴内侧壁通过密封圈连接。

进一步的，所述固定卡箍由两个半圆环形卡箍组成，且两个半圆环形卡箍通过螺栓紧固。

进一步的，所述上接头与第二轴承之间、所述轴封座与第一轴承之间均设有轴密封圈。

进一步的，所述上接头一端与外筒一端通过螺纹连接，所述下接头一端和外筒另一端分别与轴封座通过螺纹连接，且螺纹连接处均设有密封圈。

本发明的优点和积极效果是：