[实用新型]井下全排量增压装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油、天然气钻井作业中的配套装置，特别涉及一种井下全排量增压装置，可以提高井底破岩效率及井底岩屑清除效率的装置。

背景技术

    在常规钻井作业中，均是依靠钻柱自重对钻头施加压力，依靠转盘或井下动力钻具为钻头提供扭矩，在水力能量的作用下，钻头和射流联合破岩，并依靠水力能量清除岩屑。如能提高井底水力总能量及其利用效率，将对提高钻井速度有重要意义。尤其在深井超深井中，随着井深的增加，沿程水力能量的损失大幅增加，在地面泵功率不变的情况下，井底钻头可用水力能量急剧下降，由于井底水力能量的降低，水力破岩清岩能力大大降低，在很多情况下由于岩屑不能及时冲离井底而造成重复破碎，甚至会造成钻头泥包，造成钻井速度下降，而深井钻井机械钻速低是制约深井钻井技术发展的“瓶颈”，如何通过提高井底水力能量来提高钻井速度特别是深井钻井速度是钻井界研究的重要课题之一。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种井下全排量增压装置，实现钻柱振动能量的转移及脉冲射流的发生，提高井底水力总能量，并且能将常规钻井中连续喷射的钻井液调制为脉冲喷射，提高了水力能量利用效率，既降低岩石的破碎难度，又提高井底岩屑的清洁能力，从而提高了钻井的机械钻速。

其技术方案是：由传扭传压总成、承扭承压总成和能量转换总成组成，其中，传扭传压总成由上部转换接头、活塞缸外筒、中部转换接头、蓄能元件保护外筒、花键外筒、下部密封总成和下部密封总成压盖连接为一体，其中，蓄能元件保护外筒、花键外筒、下部密封总成和下部密封总成压盖形成一个密封的腔体，该腔体内装有润滑油；

所述的承扭承压总成由花键芯轴、下部转换接头、钻头组成，花键芯轴装配入传扭传压总成的腔体内，且与下部转换接头相连接，下部转换接头的下部连接钻头；

所述的能量转换总成由压紧螺母、单向阀、柱塞头、蓄能复位元件组成，单向阀下端面与活塞缸外筒内上端的台阶面相配合，压紧螺母压紧在单向阀的上端面，用于将单向阀固定在活塞缸外筒内，单向阀、活塞缸外筒、柱塞头所形成腔体为增压腔；蓄能复位元件安装在蓄能元件保护外筒内。

其中，中部转换接头的上下端部与花键芯轴之间设置有滑动密封总成。

上述的花键外筒的内花键与花键芯轴的外花键相互配合，将扭矩从花键外筒传递到花键芯轴，其中花键芯轴的外花键长于花键外筒的内花键。

上述的下部密封总成安装在花键芯轴与花键外筒的顶部之间，下部密封总成压盖安装在花键外筒的顶部，用以固定下部密封总成，实现花键芯轴与花键外筒的无漏相对运动。

上述的蓄能复位元件可以为碟形弹簧、液压弹簧或普通弹簧。

上述的蓄能复位元件的下部设有限位结构，限位结构的外径大于内花键的外径。

本实用新型的有益效果是：（1）本实用新型装置不仅能提高井底水力总能量，还可将常规钻井中连续喷射的钻井液调制为脉冲喷射，提高水力能量利用效率，且脉冲射流的幅值较高。（2）本装置产生的脉冲射流平均压力高于不加该装置的平均压力，实现了井底钻井液全排量增压，破岩及携岩能力增强，降低了岩石的破碎难度。（3）本装置实现了钻柱振动能量的转移，并对其进行有效利用，减小了钻柱振动产生的危害，可有效延长钻具的使用寿命，降低钻具的使用成本，降低钻进过程的风险。（4）本装置的能量源随着井深的增加而增加，随着井深的增加，工具的使用效果更显著。（5）本装置产生的脉冲射流可以应用于任何钻头，由于在井底产生流场的大幅度脉动，能够实现对钻头的泥包产生缓解。（6）该装置经过精心设计，整体结构大大简化，每个零部件的加工、安装、拆卸和维修都比较容易，同时从结构力学和机械运动学方面，该装置具有良好的稳定性和可靠性，从而提高了使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型A-A处的剖面示意图；

上图中：上部转换接头1、压紧螺母2、单向阀3、活塞缸外筒4、柱塞头5、花键芯轴6、中部转换接头7、蓄能元件保护外筒8、蓄能复位元件9、限位结构10、花键外筒11、下部密封总成12、下部密封总成压盖13、下部转换接头14、钻头15。

具体实施方式

     结合附图1和图2，对本实用新型作进一步的描述：

本实用新型由传扭传压总成、承扭承压总成和能量转换总成组成，其中，传扭传压总成的主要作用是将上部钻压及转盘扭矩传递给承扭承压总成；承扭承压总成的主要作用是将传扭传压总成所传递的扭矩和压力传递到钻头，为钻头破岩提供扭矩和钻压；能量转换总成的主要作用是将钻柱振动的能量转换为钻井液的水力能量。