CN1536195A - 一种在井底产生水力脉动的钻头短节 - Google Patents

Abstract

一种在井底产生水力脉动的钻头短节属钻头的配套装置其特征是加工有流道的转子安装在连接轴的下端，加工有流道的定子套在连接轴上，装在转子的上部，定子采用螺纹与连接套连接连接轴上端装有压紧螺母，并用螺纹与联结套相连连接套装固定在短节壳体内部将水力脉动钻头短节与钻头连接，转子伸入钻头内部，转子的下端面位于钻头水眼的入口处。钻井液经过定子调整冲击方向，推动转子转动，转子下端的流道与钻头的水眼时而重合时而错开，从而在井底产生水力脉动，提高破岩钻进效率。

Description

一种在井底产生水力脉动的钻头短节

技术领域：

本发明属于石油、天然气钻井用钻头的配套装置。

技术背景：

在钻头破碎深部地层岩石时，普遍存在岩石破碎效率低下的问题，这制约了钻井机械钻速的提高，使得生产成本居高不下。实践表明，井底水力脉动有助于改善岩石破碎效果，提高机械钻速。目前技术存在水力脉动频率和峰值缺乏可调性、脉动发生装置距离井底太远等问题，使得水力能量沿程损耗很大，减弱了水力脉动辅助破岩能力，限制了破岩钻进效率的提高。因此尽可能提高水力脉动的峰值压力，同时脉动频率又可调节是充分发挥水力脉动辅助破岩优势的关键，也是当前水力辅助破岩技术研究中亟待解决的一个问题。

发明内容：

本发明正是为解决这一问题而设计的。它由短节壳体、连接套、转子、定子、连接轴、扶正轴承和推力轴承等零件组成。转子采用螺纹连接在连接轴的下端，定子套在连接轴上，安装在转子的上部，定子与连接套之间采用螺纹连接，在连接轴的上端装有压紧螺母，压紧螺母和连接套之间也采用螺纹连接。连接套固定在短节壳体内部。将水力脉动钻头短节与钻头连接，转子伸入钻头内部，钻井液经过定子调整冲击方向，推动转子转动，转子下端的流道与钻头的水眼时而重合时而错开，从而在井底产生水力脉动。水力脉动的频率和峰值通过钻井液排量、转子和定子的流道结构、数量进行调整。本发明的目的是提供一种现场适用的、能够在井底产生高水力脉动峰值且频率又可调节的水力脉动钻头短节。

本发明是这样来实现的，转子采用螺纹连接安装在连接轴的下端，定子套在连接轴上，安装在转子的上部，定子与连接套之间采用螺纹连接，在定子和连接轴的轴肩之间安装有推力轴承，在连接轴的上端装有压紧螺母，压紧螺母和轴肩之间装有扶正轴承，压紧螺母和连结套之间采用螺纹连接，连接套固定在短节壳体内部，转子伸入钻头内部，转子的下端面位于钻头水眼的入口处，转子加工有流道，定子加工有流道，连接套、转子、定子、连接轴、扶正轴承和推力轴承可合并成一个部件。整套工具与钻头连接组成完整的水力脉动装置。

本发明在钻头破碎地层岩石时，钻井液经过定子调整冲击方向，推动下部的转子转动，转子下端的流道与钻头的水眼重合时，钻井液进入水眼，从喷嘴流出，产生水力脉动的峰值。当转子下端的流道与钻头的水眼错开时，钻井液进入水眼受到限制，产生水力脉动的低值。因为产生脉动的位置在钻头内部，与井底非常接近，水力能量沿程损耗较小，所产生的水力脉动，到达井底时能够保持较大的脉动峰值，对井底岩石形成较大的冲击，提高钻头破岩钻进效率。不同的脉冲频率依靠调整钻井液的排量、转子和定子的流道结构、数量来获得。

附图说明：

图1一种在井底产生水力脉动的钻头短节

1.转子；2.连接轴；3.定子；4.推力轴承；5.扶正轴承；6.压紧螺母；7.连接套；8.短节壳体

具体实施方式：

现结合说明书附图对本发明作进一步的描述。

当采用本发明进行地层岩石破碎时，转子采用螺纹连接安装在连接轴的下端。定子套在连接轴上，安装在转子的上部，定子的内径与连接轴的外径留有间隙，定子与连接套之间采用采用螺纹连接。在定子和连接轴的轴肩之间安装有推力轴承。在连接轴的上端装有压紧螺母，压紧螺母和连接轴的轴肩之间装有扶正轴承，压紧螺母和连结套之间采用螺纹连接。连接套固定在短节壳体内部。将水力脉动钻头短节与钻头连接，转子伸入钻头内部，转子的下端面位于钻头水眼的入口处。整套工具与钻头连接组成完整的水力脉动装置。

本发明在钻头破碎地层岩石时，钻井液经过定子调整冲击方向，推动下部的转子转动，转子下端的流道与钻头的水眼重合时，钻井液进入水眼，从喷嘴流出，产生水力脉动的峰值。当转子下端的流道与钻头的水眼错开时，钻井液进入水眼受到限制，产生水力脉动的低值。因为产生脉动的位置在钻头内部，与井底非常接近，水力能量沿程损耗较小，因而所产生的水力脉动，到达井底时能够保持较大的脉动峰值，对井底岩石形成较大的冲击，提高钻头破岩钻进效率。不同的脉冲频率则依靠调整钻井液的排量、转子和定子的流道结构、数量来获得。

Claims (4)

1.一种在井底产生水力脉动的钻头短节由短节壳体[8]、连接套[7]、转子[1]、定子[3]、连接轴[2]、扶正轴承[5]和推力轴承[4]等零件组成，其特征是转子[1]采用螺纹连接安装在连接轴[2]的下端，定子[3]套在连接轴[2]上，安装在转子[1]的上部，定子[3]与连接套[7]之间采用螺纹连接，在定子[3]和连接轴[2]的轴肩之间安装有推力轴承[4]，在连接轴[2]的上端装有压紧螺母[6]，压紧螺母[6]和轴肩之间装有扶正轴承[5]，压紧螺母[6]和连结套[7]之间采用螺纹连接，连接套[7]固定在短节壳体[8]内部，转子[1]伸入钻头内部。

2.根据权利要求1所述的一种在井底产生水力脉动的钻头短节，其特征是转子[1]伸入钻头内部，转子[1]的下端面位于钻头水眼的入口处，转子[1]加工有流道。

3.根据权利要求1或2所述的一种在井底产生水力脉动的钻头短节，其特征是定子[3]加工有流道。

4.根据权利要求1所述的一种在井底产生水力脉动的钻头短节，其特征是连接套[8]、转子[1]、定子[3]、连接轴[2]、扶正轴承[5]和推力轴承[4]可合并成一个部件。

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