CN200989164Y - 一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置 - Google Patents
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Abstract
一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置,由脉冲芯子,长垫圈,芯子套筒,旋流抽吸短节,抽吸喷嘴五部分组成。所述脉冲芯子外表分为两段,外表下段直径较大,外表上段直径较小,芯子内部有两个流线型振荡腔室。所述旋流抽吸短节外表分为两段,外表下段外径较小,并有外螺纹,其外螺纹与芯子套筒内孔上段内螺纹相连接,外表上段外径较大,并均布有三个螺旋槽体,在三个螺旋槽体上各有一个小孔,三个小孔在同一个截面上。所述抽吸喷嘴有三个,分别安装在螺旋槽体的三个小孔上。本实用新型的有益效果是,利用旋流抽吸短节脉动式的降低井底压差,改善钻头与井底岩石的受力状况,有效提高钻头的破岩效率。
Description
所述技术领域
本实用新型涉及一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置,能降低井底围压,配合脉冲射流,提高钻进速度。
背景技术
在钻井过程中,提高机械钻速意味着钻井成本的大幅度降低。目前国内外为提高钻速,提出了多种方案及措施。例如:美国Tempress公司利用瞬变流原理研发的Hydropulse负压脉冲工具;加拿大Waltech公司基于附壁射流原理研发的负压脉冲工具;北京石油大学研制的LPMS-1型脉冲调制器;胜利油田研制的MCP-178型机械阻断式脉冲工具。这些工具都具有一个显著特点,利用活塞或阀门等零件间断性的阻断流体,使流体脉冲形成,产生高压射流,同时将流体的动能转化成机械能传递给钻头,增加钻头的破岩力度。这些工具现场应用效果较好,但具有内部零件复杂、易破坏和费用较高的缺点。钻井实践表明,除了上述的工作原理能高效破岩之外,使井底围压降低,减小井底岩石强度,同时配合脉冲射流也能达到同样的提高破岩效率的功能。
实用新型内容
为克服目前国内外大多数负压脉冲工具内部零件复杂、易破坏和费用较高的缺点,本实用新型提供一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置,通过脉冲芯子将流体调制成间歇射流,利用旋流抽吸短节产生的流体高速旋转,对井底流体进行脉动抽吸,以此降低井底压差,达到提高钻进速度的目的。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置由脉冲芯子,长垫圈,芯子套筒,旋流抽吸短节,抽吸喷嘴五部分依次连接组成。所述脉冲芯子外表分为两段,外表下段直径较大,外表上段直径较小,芯子内部有两个流线型振荡腔室,两个腔室由从上到下逐渐变大的孔径串联起,上孔径与上部钻铤内径尺寸相同,下孔径与钻头孔径尺寸相同,当流体通过脉冲芯子时,在芯子内部形成间歇射流。所述旋流抽吸短节外表分为两段,外表下段外径较小,并有外螺纹,其外螺纹与芯子套筒内孔上段内螺纹相连接,外表上段外径较大,并均布有三个螺旋槽体,俯视旋流抽吸短节,可见槽体截面形状为圆弧型,并按120度均匀分布在圆周上,在外表上段三个螺旋槽体上各有一个小孔,三个小孔在同一个截面上。所述抽吸喷嘴有三个,分别安装在螺旋槽体的三个小孔上,安装后的抽吸喷嘴的射流方向与螺旋槽的旋转方向相同,并斜向上射流,脉冲芯子相当于一种水力开关,当开关关闭时,高速钻井液被迫停留在腔室内,进行能量聚集,在该滞留时间里,井底钻井液仍保持高速向环空中流动,此刻,井底压差降低,而设置旋流抽吸短节的目的是,在该滞留时间内,使井底流体产生强制旋转并加大降低井底压差的强度,以至减小钻屑的井底压持效应,使钻头更易破碎岩石,当脉冲开关打开时,高速钻井液强力射至井底岩石(这一射流明显强于普通钻头的射流),正好对破碎的岩石进行水力破岩,而旋流抽吸短节产生的强制流体旋转将加大对钻头的清洗,水力开关反复的工作后,即在井底产生周期性的脉动低压,同时,这种工具通过抽吸喷嘴将憋在腔内的流体释放进环空,防止装置因为憋压而胀破,起到安全性的防范功能。
本实用新型的有益效果是,利用旋流抽吸短节脉动式的降低井底压差,改善钻头与井底岩石的受力状况,有效提高钻头的破岩效率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
图1一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置。图中1.芯子套筒;2.脉冲芯子;3.长垫圈;4.旋流抽吸短节;5.抽吸喷嘴;6.流线型振荡腔室7.螺旋槽体。
具体实施方式
下面结合附图说明其实施例。
本实用新型降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置由脉冲芯子2,长垫圈3,芯子套筒1,旋流抽吸短节4,抽吸喷嘴5五部分组成。当流体从钻杆中流进时,首先经过旋流抽吸短节4,一部分流体从抽吸喷嘴5高速射出,流入环空,引起环空中的流体高速旋转,另一部分流体流入脉冲芯子2,同时,旋流抽吸短节4的外表面设有三个螺旋槽体7,随着钻柱的高速旋转,螺旋槽体7将带动周围环空的流体,进行高速旋转,由于该结构位于钻头附近,抽吸喷嘴5与螺旋槽体7的共同作用,便对钻头附近的流体的压力进行抽吸,导致井底压差降低,改变钻头与井底岩石的受力状况,流入脉冲芯子2的流体经过流线型振荡腔室6结构的调制,形成间歇射流,当间歇射流较小时,旋流抽吸短节4明显的降低了并底压差,当间歇射流较大时,旋流抽吸短节4对井底的岩屑进行了清洗,以此提高了钻头的破岩效率。
Claims (4)
1.一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置,其特征在于,由脉冲芯子(1),长垫圈(2),芯子套筒(3),旋流抽吸短节(4),抽吸喷嘴(5)五部分依次连接组成。
2.根据权利要求1所述的所述的降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置,其特征在于,所述脉冲芯子(1)外表分为两段,外表下段直径较大,外表上段直径较小,芯子内部有两个流线型振荡腔室(6),两个腔室(6)由从上到下逐渐变大的孔径串联起,上孔径与上部钻铤内径尺寸相同,下孔径与钻头孔径尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的所述的降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置,其特征在于,所述旋流抽吸短节(4)外表分为两段,外表下段外径较小,并有外螺纹,其外螺纹与芯子套筒内孔上段内螺纹相连接,外表上段外径较大,并均布有三个螺旋槽体(7),在外表上段三个螺旋槽体(7)上各有一个小孔,三个小孔在同一个截面上。
4.根据权利要求1所述的所述的降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置,其特征在于,所述抽吸喷嘴(5)有三个,分别安装在螺旋槽体(7)的三个小孔上,安装后的抽吸喷嘴(5)的射流方向与螺旋槽的旋转方向相同,并斜向上射流。
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