CN114991671B - 一种井下自增压式射流装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种井下自增压式射流装置,包括:壳体,壳体一端设有入流口;动力总成包括动力定子和动力转子,动力转子可绕自身轴线旋转的安装在动力定子内,动力定子与动力转子之间设有驱动腔,且动力转子内部中空,形成安装腔;加压总成,加压总成包括螺杆泵,螺杆泵包括螺杆定子和嵌套其内的螺杆转子,螺杆转子与壳体连接,螺杆定子与螺杆转子之间设有加压腔;上部万向轴,与动力转子连接,且上部万向轴上设有分流口,分流口具有相互连通的第一端口和第二端口,第一端口与驱动腔相连通,第二端口与加压腔相连通;钻头,与动力转子连接,钻头上设有喷水孔和溢流孔,喷水孔与加压腔相对远离入流口一端相连通,溢流孔与驱动腔相连通。
Description
技术领域
本公开涉及钻井领域,具体涉及一种井下自增压式射流装置。
背景技术
目前,在国内外的钻井施工作业中,直井、定向井和水平井中螺杆钻具作为一种经济、皮实耐用的动力钻具,其使用已经相当普遍。但是随着钻井技术水平和工艺装备、钻头等的发展水平越来越高,而世界各国为了环保要求、提高产量、老井改造、超深井、海洋钻井和钻探新区块的探井,地层复杂程度越来越高、超硬地层、复杂地层越来越多、特别是钻井提速指标要求越来越高,所以对钻井用的井下动力钻具螺杆钻具提出了越来越高的要求,国外也有类似的相关研究,已经得到部分应用,我们国家的实际需求也越来越多。
目前,传统的螺杆钻具在进行深井作业过程中,在遇到坚硬地层,钻头受到较大的轴向压力和振动破坏,容易造成钻头损坏,且钻井速度大幅下降。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种井下自增压式射流装置。
第一方面,一种井下自增压式射流装置,包括:
壳体,所述壳体一端设有可供钻井泥浆进入的入流口;
动力总成,安装在所述壳体上,所述动力总成包括动力定子和动力转子,所述动力转子可绕自身轴线旋转的安装在所述动力定子内,所述动力定子与所述动力转子之间设有驱动腔,且所述动力转子内部中空,形成安装腔;
加压总成,安装在所述安装腔内,所述加压总成包括螺杆泵,所述螺杆泵包括螺杆定子和嵌套其内的螺杆转子,所述螺杆转子与所述壳体连接,所述螺杆定子与螺杆转子之间设有加压腔;
上部万向轴,与所述动力转子连接,且所述上部万向轴上设有分流口,分流口具有相互连通的第一端口和第二端口,所述第一端口与所述驱动腔相连通,所述第二端口与所述加压腔相连通;
钻头,与所述动力转子连接,所述钻头上设有喷水孔和溢流孔,所述喷水孔与加压腔相对远离入流口一端相连通,所述溢流孔与所述驱动腔相连通。
根据本申请实施例提供的技术方案,还包括扶正总成,所述扶正总成安装在所述壳体靠近所述入流口一侧,所述扶正总成与所述上部万向轴螺纹连接。
根据本申请实施例提供的技术方案,还包括传动总成和挠轴,所述传动总成一端与所述壳体螺纹连接,另一端与所述钻头螺纹连接,所述挠轴一端与所述动力转子螺纹连接,另一端与所述传动总成传动连接。
根据本申请实施例提供的技术方案,所述传动总成与所述挠轴之间设有水帽接头。
根据本申请实施例提供的技术方案,所述水帽接头具有相互连通的入水口出水口,所述入水口与所述驱动腔相连通,所述出水口与所述溢流孔相连通。
根据本申请实施例提供的技术方案,所述加压总成包括至少两组螺杆泵,相邻两组所述螺杆泵之间的螺杆定子螺纹连接,相邻两组所述螺杆泵之间的螺杆转子螺纹连接。
根据本申请实施例提供的技术方案,多组所述分流口沿所述上部万向轴圆周方向排布。
本发明的有益效果:本申请公开一种井下自增压式射流装置,与泥浆泵连接,所述井下自增压式射流装置包括壳体,所述壳体上设有动力总成、加压总成和钻头。所述动力总成包括动力定子和动力转子,所述动力转子可绕自身轴线旋转的安装在所述动力定子内,所述动力定子与所述动力定子之间设有驱动腔,且所述动力转子内部中空,形成安装腔;所述加压总成包括包括螺杆泵,所述螺杆泵包括螺杆定子和嵌套其内的螺杆转子,所述螺杆转子与所述壳体连接,所述螺杆定子与螺杆转子之间设有加压腔,且所述螺杆定子上设有分流口,所述分流口的两端分别与所述驱动腔、所述加压腔相连通;所述钻头与述动力转子连接,所述钻头上设有喷水孔,所述喷水孔与加压腔相对远离入流口一端相连通。
钻井泥浆从入流口进入后,一部分进入驱动腔内,带动动力转子沿自身轴线旋转,进而带动与其连接的钻头旋转,最后从泥浆由溢流孔流出,进行钻井作业;通过在上部万向轴上设有分流口,所述分流口分别与驱动腔和加压腔相连通,另一部分泥浆依次通过分流口的第一端口、第二端口进入加压腔内,带动螺杆定子旋转,对加压腔内的泥浆进行加压,高压泥浆由喷水孔喷出,在钻头钻井之前,提前对坚硬地层进行高压喷射,提高钻井效率的同时,提高钻头使用寿命。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本申请的一种井下自增压式射流装置的一种实施例上部分示意图;
图2是本申请的一种井下自增压式射流装置的一种实施例下部分示意图;
1-1、加长壳体;1-2、直壳体;1-3、弯壳体;2、转换接头;3、扶正总成;4、上部万向轴;5、动力定子;6、动力转子;7、螺杆定子;8、螺杆转子;9、挠轴;10、水帽接头;11、传动总成;110、喷嘴;12、钻头;120、溢流孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
如图1和图2所示,一种井下自增压式射流装置,包括:壳体,所述壳体一端设有可供钻井泥浆进入的入流口;动力总成,安装在所述壳体上,所述动力总成包括动力定子5和动力转子6,所述动力转子6可绕自身轴线旋转的安装在所述动力定子5内,所述动力定子5与所述动力转子6之间设有驱动腔,且所述动力转子6内部中空,形成安装腔;加压总成,安装在所述安装腔内,所述加压总成包括螺杆泵,所述螺杆泵包括螺杆定子7和嵌套其内的螺杆转子8,所述螺杆转子8与所述壳体连接,所述螺杆定子7与螺杆转子8之间设有加压腔;上部万向轴4,与所述动力转子6连接,且所述上部万向轴4上设有分流口,分流口具有相互连通的第一端口和第二端口,所述第一端口与所述驱动腔相连通,所述第二端口与所述加压腔相连通;钻头12,与所述动力转子6连接,所述钻头12上设有喷水孔和溢流孔120,所述喷水孔与加压腔相对远离入流口一端相连通,所述溢流孔120与所述驱动腔相连通。
其中,所述壳体包括加长外壳体,直壳体1-2和弯壳体1-3,且所述加长壳体1-1、动力定子5、直壳体1-2和弯壳体1-3依次连接。所述直壳体1-2远离所述钻头12一端设有螺纹连接的转换接头2,所述转换接头2设有入流口,用于与所述泥浆泵连接。
工作原理:钻井泥浆从入流口进入后,一部分进入驱动腔内,带动动力转子6沿自身轴线旋转,进而带动与其连接的钻头12旋转,最后从溢流孔120流出,进行钻井作业,通过在上部万向轴4上设有分流口,所述分流口分别与驱动腔和加压腔相连通,另一部分泥浆依次通过分流口的第一端口和第二端口进入加压腔内,通过螺杆定子7旋转,对加压腔内的泥浆进行加压,高压泥浆由喷水孔喷出,在钻头12钻井之前,提前实现对坚硬地层的高压喷射,提高钻井效率的同时,提高钻头12使用寿命。
进一步地,还包括扶正总成3,所述扶正总成3安装在所述壳体靠近所述入流口一侧,所述扶正总成3与所述上部万向轴4螺纹连接。
其中,所述扶正总成3安装在所述加长壳体1-1内部,所述加长壳体1-1内部还设有与其螺纹连接的固定接头,所述固定接头一端与所述转换接头2螺纹连接,另一端与所述螺杆泵转子固定连接。
进一步地,还包括传动总成11和挠轴9,所述传动总成11一端与所述壳体螺纹连接,另一端与所述钻头12螺纹连接,所述挠轴9一端与所述动力转子6螺纹连接,另一端与所述传动总成11传动连接。
其中,所述传动总成11与弯壳体1-3螺纹连接,所述传动总成11与所述挠轴9之间设有水帽接头10,具体地,所述水帽接头10一端与所述挠轴9螺纹连接,另一端与所述传动总成11连接。所述传动总成11包括喷嘴110,所述喷嘴110与所述挠轴9螺纹连接。所述喷嘴110一端与所述加压腔相连通,另一端与所述喷水孔相连通。
进一步地,所述水帽接头10具有相互连通的入水口和出水口,所述入水口与所述驱动腔相连通,所述出水口与所述溢流孔120相连通。
工作原理:所述驱动腔内的泥浆进入水帽接头的入水口,依次经过吹水口和溢流孔120排出;所述加压腔内的泥浆经过喷嘴110,最后通过钻头12上的喷水口喷出,实现对坚硬地层的预先冲击,提高钻头12对坚硬地层的开钻效果。
进一步地,所述加压总成包括至少两组螺杆泵,相邻两组所述螺杆泵之间的螺杆定子7螺纹连接,相邻两组所述螺杆泵之间的螺杆转子8螺纹连接。
其中,在本事实例中,设置三组螺杆泵,多组螺杆泵螺杆串联,一方面方便运输安装,另一方面提高对泥浆的加压效果。
进一步地,多组所述分流口沿所述上部万向轴4圆周方向排布。用于驱动腔内的一部分泥浆分流至所述加压腔内。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (6)
1.一种井下自增压式射流装置,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体一端设有可供钻井泥浆进入的入流口;
动力总成,安装在所述壳体上,所述动力总成包括动力定子(5)和动力转子(6),所述动力转子(6)可绕自身轴线旋转的安装在所述动力定子(5)内,所述动力定子(5)与所述动力转子(6)之间设有驱动腔,且所述动力转子(6)内部中空,形成安装腔;
加压总成,安装在所述安装腔内,所述加压总成包括螺杆泵,所述螺杆泵包括螺杆定子(7)和嵌套其内的螺杆转子(8),所述螺杆转子(8)与所述壳体连接,所述螺杆定子(7)与螺杆转子(8)之间设有加压腔,所述加压总成包括至少两组螺杆泵,相邻两组所述螺杆泵之间的螺杆定子(7)螺纹连接,相邻两组所述螺杆泵之间的螺杆转子(8)螺纹连接;
上部万向轴(4),与所述动力转子(6)连接,且所述上部万向轴(4)上设有分流口,所述分流口具有相互连通的第一端口和第二端口,所述第一端口与所述驱动腔相连通,所述第二端口与所述加压腔相连通;
钻头(12),与所述动力转子(6)连接,所述钻头(12)上设有喷水孔和溢流孔(120),所述喷水孔与加压腔相对远离入流口一端相连通,所述溢流孔(120)与所述驱动腔相连通。
2.根据权利要求1所述的一种井下自增压式射流装置,其特征在于:还包括扶正总成(3),所述扶正总成(3)安装在所述壳体靠近所述入流口一侧,所述扶正总成(3)与所述上部万向轴(4)螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种井下自增压式射流装置,其特征在于:还包括传动总成(11)和挠轴(9),所述传动总成(11)一端与所述壳体螺纹连接,另一端与所述钻头(12)螺纹连接,所述挠轴一端与所述动力转子(6)螺纹连接,另一端与所述传动总成(11)传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种井下自增压式射流装置,其特征在于:所述传动总成(11)与所述挠轴(9)之间设有水帽接头(10)。
5.根据权利要求4所述的一种井下自增压式射流装置,其特征在于:所述水帽接头(10)具有相互连通的入水口和出水口,所述入水口与所述驱动腔相连通,所述出水口与所述溢流孔(120)相连通。
6.根据权利要求1所述的一种井下自增压式射流装置,其特征在于:多组所述分流口沿所述上部万向轴(4)圆周方向排布。
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