[发明专利]高压射流辅助钻孔用孔内增压器及其工作方法

说明书

本发明公开了高压射流辅助钻孔用孔内增压器及其工作方法，所诉增压器包括壳体，所述壳体内设有上活塞套、下活塞套和高压活塞套，所述上活塞套与所述下活塞套之间还固定设有定阀芯，所述定阀芯内还贯穿设有动阀芯，所述上活塞套内滑动连接有上活塞，所述下活塞套内滑动连接有下活塞，所述下活塞靠近所述上活塞的一端贯穿所述动阀芯并与所述上活塞可拆卸连接，所述下活塞与所述动阀芯滑动连接，所述高压活塞套内滑动连接有高压活塞，所述高压活塞靠近所述下活塞的一端贯穿所述高压活塞套，所述壳体内壁与所述上活塞套、下活塞套、定阀芯和高压活塞套的外侧壁开有一贯通的高压泥浆通道。本发明具有结构简单、设备尺寸小等优点。

技术领域

本发明涉及钻孔工程技术领域，尤其涉及高压射流辅助钻孔用孔内增压器。

背景技术

常规旋转钻孔的破岩机理主要是依靠钻头机械破岩，井底水射流（泥浆）主要起清洗岩屑、冷却和润滑钻头的作用。随着井（孔）深的不断增加，机械钻速低已成为影响油田勘探开发效益的主要问题之一。为此，人们研究应用了很多提高钻速的技术措施。其中充分利用水力能量是提高钻孔速度的有效途径之一。

目前井下增压的方案主要包括以下几种方式：

（1）Flowdrill公司采用的先导阀+换向阀方案：其虽然能够大幅度的提高钻孔的速度和钻头的寿命，但也存在流道复杂整体尺寸过长引起强度等问题；

（2）中国石油大学研发的射流式井下增压泵采用射流元件+换向阀（套阀）组合控制，传统式的大活塞组+小活塞的增压方式。损失的能量会增大系统的压力降导致输出压力不足。

（3）螺杆式井下增压泵：系统先将高压泥浆能通过泥浆马达转化成旋转的运动，泥浆马达的转换效率较低。并且柱塞靠凸轮实现推动和换向，凸轮本身能量损失较大，在高压力的情况下，磨损问题较严重。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了高压射流辅助钻孔用孔内增压器及其工作方法，采用了新的换向结构，在只增加了一个内阀芯的情况下就顺利实现了换向，且具有结构简单、设备尺寸小等优点。

本发明提出的高压射流辅助钻孔用孔内增压器，包括壳体，所述壳体的内腔自上而下依次插接有上活塞套、下活塞套和高压活塞套，所述上活塞套与所述下活塞套之间还固定设有定阀芯，所述定阀芯内还贯穿设有动阀芯，所述动阀芯与所述定阀芯滑动连接以实现换向，所述上活塞套内滑动连接有上活塞，所述下活塞套内滑动连接有下活塞，所述下活塞靠近所述上活塞的一端贯穿所述动阀芯并与所述上活塞可拆卸连接，所述下活塞与所述动阀芯滑动连接，所述高压活塞套内滑动连接有高压活塞，所述高压活塞靠近所述下活塞的一端贯穿所述高压活塞套并与所述下活塞固定连接，所述壳体内壁与所述上活塞套、下活塞套、定阀芯和高压活塞套的外侧壁开有一贯通的高压泥浆通道，所述高压泥浆通道通过第二控制阀与所述高压活塞的内腔连通。

优选地，所述上活塞将所述上活塞套的内腔分隔为上活塞上腔和上活塞下腔，所述下活塞将所述下活塞套的内腔分隔为下活塞上腔和下活塞下腔，所述上活塞上腔与所述下活塞上腔连通，所述上活塞下腔与所述下活塞下腔连通。

优选地，所述壳体一侧还开有低压泥浆排出口，所述定阀芯上还开有与所述低压泥浆排出口连通的通道，通过控制动阀芯的运动以实现低压泥浆排出口与所述上活塞下腔或下活塞上腔连通。

优选地，所述高压泥浆通道还与所述定阀芯内的通道连通，并通过动阀芯的上下运动以使高压泥浆通道与所述上活塞下腔或下活塞上腔连通，从而驱动上活塞和下活塞上下位移。

优选地，所述高压活塞将所述高压活塞套分隔为高压活塞上腔和高压活塞下腔，所述高压活塞下腔通过第二控制阀与所述高压泥浆通道连通，所述高压活塞套上还开有与所述高压活塞上腔连通的超高压泥浆排出口。

优选地，所述第二控制阀为沿所述高压泥浆通道向所述高压活塞下腔导通的单向阀。