[发明专利]短节及钻井装置

说明书

本发明提供了一种短节及钻井装置，短节用于与钻头连接，短节包括：短节本体，短节本体内设有振荡腔，以使流入振荡腔内的钻井液在振荡腔内形成亥姆霍兹共振，以带动短节本体和与短节本体连接的钻头产生预设频率的超高频振动，振动频率接近岩石共振频率时诱发岩石共振破碎。本发明的短节解决了现有技术中的钻井提速装置在深部硬地层钻井破岩效率低、钻井速度慢、周期长的问题。

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，具体而言，涉及一种短节及钻井装置。

背景技术

随着我国油气勘探开发向深层、超深层及复杂地层发展，深井钻井破岩效率低、钻井速度慢的问题日益突出，对建井周期和钻井成本的影响很大。如何提高深井超深井钻井速度，是钻井工程领域迫切需要解决的重大技术难题之一。国外研究与实践表明，如果钻井效率提高一倍，总的钻井费用可以降低约25％，因此，钻井提速对于降低钻井成本、实现效益最大化和科学生产具有重要价值。而钻井提速的关键措施之一就是要提高破岩效率，破岩技术是油气钻井技术的核心内容，破岩效率的高低直接决定着钻井速度和成本，更决定着钻井工程的经济效益。

现有的钻井技术是在钻头加水射流的旋转钻井的基础上发展起来的，是当前应用最多、技术最为完善的钻井技术。在深部中硬、硬地层，该钻井方式的钻井效果并不是十分理想，经常发生钻具的严重磨损，井底温度、压力过高，导致钻具容易发生故障等，增加了钻井成本，降低了钻井效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种短节及钻井装置，以解决现有技术中的钻井装置钻井破岩效率低、钻井速度慢的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种短节，用于与钻头连接，短节包括：短节本体，短节本体内设有振荡腔，以使流入振荡腔内的钻井液在振荡腔内形成亥姆霍兹共振，以带动短节本体和与短节本体连接的钻头产生预设频率的共振。

进一步地，短节本体上设有第一进液口和第一出液口，短节本体内还设有第一流道和第二流道，第一流道分别与第一进液口和第一出液口连通，第二流道分别与第一进液口和第一出液口连通，以使钻井液从第一进液口流入短节本体内后分别流入第一流道和第二流道内，并经第一出液口流出短节本体，其中，振荡腔设置在第一流道内。

进一步地，短节本体包括：壳体组件，壳体组件内设有流体通道；振荡组件，振荡组件设置在流体通道内，其中，振荡组件的外壁与流体通道的内壁间隔地设置以形成第二流道，第一流道和振荡腔设置在振荡组件内。

进一步地，短节还包括：定位组件，定位组件设置在流体通道的内壁上，振荡组件与定位组件可拆卸地连接，以通过定位组件固定在流体通道内。

进一步地，定位组件包括：第一分流环和第二分流环，第一分流环和第二分流环沿钻井液的流向上间隔地设置，振荡组件分别通过第一分流环和第二分流环固定在流体通道内。

进一步地，第一分流环和第二分流环上均设有多个通孔，以使钻井液穿过通孔在流体通道内流通。

进一步地，壳体组件包括：第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体可拆卸地连接，其中，第一壳体和第二壳体连接以围成流体通道，第一进液口设置在第一壳体上，第一出液口设置在第二壳体上。

进一步地，振荡腔包括：第一支路；第二支路，第二支路上设有第二出口；第三支路，第三支路上设有第三出口；其中，第二支路和第三支路分别与第一支路连通，第二出口和第三出口相对设置在第一支路的两侧，以使第二支路和第三支路流出的钻井液在第一支路内发生交汇以形成亥姆霍兹共振。

进一步地，振荡腔上设有第一进液孔和第一出液孔，短节本体内还设有第一流道，第一流道包括进液道和出液道，进液道与第一进液孔连接，出液道与第一出液孔连接，其中，钻井液从进液道流入振荡腔内并从出液道流出。

进一步地，进液道的截面面积大于第一进液孔的面积，和/或出液道的截面面积大于第一出液孔的截面面积，和/或第一出液孔的截面面积小于进液道的截面面积。