[发明专利]一种双速双心钻井提速设备

说明书

本发明提供了一种双速双心钻井提速设备，所述设备包括外筒体、井下动力装置、大切削头和小切削头，大切削头具有第一中心线、沿第一中心线设置的贯穿通孔和第一直径，小切削头具有第二中心线和第二直径，第一、二中心线平行但不重合；外筒体套装在井下动力装置之外并形成环空，外筒体将上部钻柱与大切削头直接或间接连接，以使大切削头和井下动力装置能随上部钻柱一同旋转；井下动力装置具有能产生动力的动力发生部、及穿过所述贯穿通孔与小切削头连接并为小切削头提供独立动力的旋转输出部，从而小切削头在井下动力装置带动下自转的同时在上部钻柱带动下绕第一中心线公转。本发明具能够避免大切削头中心点线速度为零的问题，有利于提高钻井速度。

技术领域

本发明属于油气钻井提速技术领域，具体来讲，涉及一种能够进一步提高钻进速度的双速双心钻井提速设备。

背景技术

在油气井钻井工程中，如何提高钻井速度一直是人们研究的重要课题。虽然，目前通过对钻头结构优化设计，例如，开发新的钻头牙齿材料、更高性能的牙齿等，使得钻井速度得到了一定程度的提高，但是，仍然没有解决钻井时钻头中心点线速度为零，以及中心点附近线速度低影响钻井速度的问题。

而且发明人发现，这种影响，在当前大量使用的PDC钻头中尤其明显。从使用后起出的钻头也不难发现，这个问题是影响钻井速度提升的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于解决钻井时钻头中心点线速度为零的技术问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种双速双心钻井提速设备。所述钻井提速设备包括外筒体、井下动力装置、大切削头和小切削头，其中，所述大切削头具有第一中心线、沿所述第一中心线设置的贯穿通孔、以及第一直径，小切削头具有第二中心线和第二直径，所述第二直径小于所述第一直径，所述第二中心线与所述第一中心线平行但不重合；所述外筒体套装在所述井下动力装置之外并形成环空，并且所述外筒体的左端直接与上部钻柱连接，同时所述外筒体的右端直接与所述大切削头连接，以使大切削头能够在上部钻柱的带动下钻进，同时使井下动力装置在上部钻柱的带动下旋转；所述井下动力装置具有动力发生部和旋转输出部，其中，所述动力发生部能够产生动力并使旋转输出部旋转，所述旋转输出部穿过大切削头的所述贯穿通孔与小切削头连接，并能够驱动小切削头自转。

在根据本发明一方面的一个示例性实施例中，所述第一中心线与第二中心线之间的距离可以为第一直径的1/50～1/10。

在根据本发明一方面的一个示例性实施例中，所述小切削头的角速度与大切削头的角速度之比可以为4～7：1。

在根据本发明一方面的一个示例性实施例中，所述外筒体还可包括固定设置在所述右端中的类梅花状腔体，所述类梅花状腔体能够扶正所述动力发生部或旋转输出部，或者能够扶正小切削头与旋转输出部连接的部分。

在根据本发明一方面的一个示例性实施例中，所述外筒体还可包括设置在所述左端中并位于所述上部钻柱与所述动力发生部之间的分水部件，其中，所述分水部件上设置有中心孔和多个分水孔，所述多个分水孔能够将上部钻柱中的钻井液与所述环空连通并形成第一液流，所述中心孔能够将上部钻柱的钻井液与所述动力发生部连通并形成第二液流，所述第一液流能够润滑大切削头，所述第二液流能够为所述动力发生部提供动力。

本发明的另一目的在于提供一种能够有效解决钻井时钻头中心点线速度为零、具有良好的稳定性和使用寿命、且利用分流的钻井液实现动力驱动的钻井提速设备。