[实用新型]一种钻井用水力推进器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻井工具，特别涉及一种钻井用水力推进器，属于石油天然气钻井工具技术领域。

背景技术

在石油天然气钻井中，通常是通过井中钻柱带动下方的钻头旋转破碎岩石，井中钻柱主要由钻杆和钻铤组成。

在定向井和水平井钻进过程中，经常要用滑动钻进方式来改变井眼方向、增斜、降斜，有时也用滑动钻进方式钻直井段。在滑动钻进过程中，由于岩屑床、井眼轨迹不圆滑、钻井液性能差等原因，钻柱与井壁的摩擦作用大，导致悬吊钻柱的大钩减小的负荷与钻头承受的钻压不一致。大钩减小的负荷一部分为钻柱与井壁的摩擦，剩余的部分才加在钻头上。还有下放过程中，钻柱会不均匀下滑，容易导致钻头突然撞击井底，有时可能损坏钻头和井下动力钻具，使螺杆泵憋泵密封线被冲开而停止转动，导致无机械钻速等等，这种现象称为滑动钻进的托压问题。为减轻托压，除优化钻井剖面、应用先进的测量仪器控制好井眼轨迹、优选钻井液体系并维护好钻井液性能外，还应用专用工具来减轻托压，通常在钻头与钻铤之间加装水力加压器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种钻井用水力推进器，结构简单，动作可靠，可实现钻铤与钻头之间的柔性连接。

为解决以上技术问题，本实用新型所提供的一种钻井用水力推进器，包括共轴线且中心均设有通孔的上筒体、中间筒体和下筒体，所述上筒体、中间筒体和下筒体自上而下依次连接构成外壳体，所述上筒体的内壁上部设有与钻铤相旋接的上筒体锥形螺纹，所述外壳体的中心孔道中自下而上插有芯轴，所述芯轴的上端位于所述上筒体的内腔且旋接有上接头，所述芯轴的下部设有芯轴台肩，所述芯轴台肩支撑在所述下筒体的下端口下方，所述芯轴台肩的下端设有可与井下动力钻具相连接的芯轴锥形螺纹；所述芯轴和上接头均设有中心孔道与所述外壳体的中心孔道相贯通，所述芯轴的上部周壁上设有导向长槽，所述导向长槽沿轴线方向延伸至芯轴中部，所述中间筒体的内壁对称设有托台，所述托台分别嵌于所述导向长槽中并可沿导向长槽相对上下移动；所述上筒体的下端与中间筒体的上端之间、所述中间筒体的下端与所述下筒体的上端之间、所述下筒体的内壁与所述芯轴之间分别通过密封圈实现密封。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：将外壳体分为三段连接，便于加工内壁上的托台及安装上接头；装配时，先将中间筒体和下筒体旋接，再使中间筒体的托台对准芯轴的导向长槽将将中间筒体和下筒体套装在芯轴的芯轴台肩上，然后在芯轴的顶端旋接上接头，接着将上筒体套装芯轴上端并与中间筒体旋接，最后将上筒体的上筒体锥形螺纹与上部钻铤旋接，将芯轴锥形螺纹与井下动力钻具旋接，井下动力钻具下方连接有钻头。当泥浆泵启动，上接头上部的液压腔有钻井液注入时，上接头推动芯轴向下移动，中间筒体的托台嵌于芯轴的导向长槽中并沿导向长槽滑动，可以避免外壳体与芯轴之间自由转动，并实现传递扭矩；该水力加压器是利用钻井液的压力推动芯轴下行，芯轴带动钻头钻进，实现了在上部钻柱不动的情况下，向钻头施加钻压，使钻头或下部钻具与钻铤实现了柔性连接，将钻铤给予钻头的刚性加压变为液力柔性加压，克服了刚性加压存在的送钻不均、跳钻、假钻压等弊端，能给钻头提供足够的、稳定的、可控的钻压。芯轴的下半部没有槽，有利于密封。芯轴顶部的上接头可以在芯轴向下运动时保护托台避免受到撞击；当托台损坏时，上接头可以防止芯轴掉落，芯轴全伸出起钻时，托台承受下部钻具的重量。

作为本实用新型的优选方案，所述导向长槽的下方分别连接有弧形滑槽，所述弧形滑槽为圆柱螺线且下端分别向右倾斜，所述弧形滑槽下端的正上方分别设有沿芯轴轴线方向延伸的定位短槽。下钻前，将托台卡在定位短槽中将芯轴挂住，芯轴缩回到外壳体中，不容易被泥包、卡住、刮伤或造成不密封；然后进行下钻，当下钻到位，钻头触碰到井底后，钻头推动芯轴相对于外壳体上行，托台位于弧形滑槽的下端；然后开启泥浆泵使钻井液循环，同时启动井下动力钻具使钻头旋转，在钻井液压力和井下动力钻具的联合作用下，钻头破碎岩石钻进。由于井下动力钻具会给芯轴一个扭矩，外加钻井液推力，托台沿着弧形滑槽相对上行进入导向长槽；由于导向长槽比较长，芯轴可伸出外壳体的行程比较大；起钻时，泥浆泵停止工作，下放钻杆下行，芯轴在井底反作用力下使托台沿着导向长槽相对运动进入弧形滑槽，当托台相对运动至弧形滑槽的下端时，停止下放钻杆，改为起钻，钻杆拎着外壳体上行，托台重新卡在定位短槽内，芯轴处于缩回外壳体内，然后将井下动力钻具和钻头提起；下钻或起钻时，芯轴均处于缩进状态，有利于保护井下钻具，延长钻具寿命。