[发明专利]一种低摩阻可变径液力推力器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油天然气钻井作业的低摩阻可变径液力推力器。

背景技术

在常规钻井作业中，无论是转盘钻进，还是井底动力钻具钻进，均依靠钻柱的重量施加钻压。但是在大斜度井、水平井钻进过程中，随着井斜角的增加，依靠钻柱重量施加钻压就越来越困难，井壁摩擦阻力也越来越大，直接影响了钻柱的受力情况，进而对钻压的传递起到阻碍作用；而且钻柱所承受的作业工况更加恶劣，易产生振动，特别是钻柱的纵向振动导致钻压不能保持恒定，进而降低了机械钻速，引起钻头早期失效，甚至引起钻柱扭断破坏等严重事故。因此，在大斜度井和小井眼侧钻井以及侧钻水平井中，这种传统施加钻压的方法存在很大的缺陷，已经不能很好的满足施工需要。

现目前还没有一套真正能解决该问题的钻井加压工具，如中国专利200720081370.8，公开了一种微小井眼水力加压器，该专利结构采用六方钻杆传递扭矩和钻压；又如中国专利200820173683.0，公开了一种新型水力加压器，该专利结构采用花键连接的型式传递扭矩和钻压；再如中国专利201310327533.6，公开了一种缩入式长冲程水力加压器，该专利也是采用花键结构来传递扭矩和钻压。以上几个专利虽然从原理上实现了水力加压，但是六方钻杆和花键传递扭矩和钻压的方式都是面与面接触，为滑动摩擦，因此在传递扭矩时造成工具系统自身摩阻急剧增大，阻碍了钻压的传递，使得该类工具的加压效率很低；同时由于该类工具大都采用节流喷嘴获得压降，但是当停止钻进或中途暂停施工后，在喷嘴处易堆积沉沙，产生砂堵现象，种种原因导致该类水力加压器无法真正在现场得到推广应用。

发明内容

本发明的目的是：为了解决在大斜度井、小井眼侧钻井以及侧钻水平井的钻井过程中钻头加压难的问题，使钻头真正获得足够大的、平稳的、均匀的钻压，并且降低钻柱的摩阻，起到良好的减震作用，防止砂堵现象，减少卡钻事故的发生，实现高效钻进，特提供一种低摩阻可变径液力推力器。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低摩阻可变径液力推力器是一种能量转换装置，即利用钻井液作为源动力，将钻井液动能有效转换为钻头钻压。该工具是由上接头、第一O型密封圈、副缸体、第一防松帽、第一压帽、第一活塞垫套、第二O型密封圈、第三O型密封圈、第一活塞环、第二活塞垫套、活塞、第四O型密封圈、第五O型密封圈、主缸体、卡簧、第六O型密封圈、喷嘴、第七O型密封圈、喷嘴座、第二防松帽、第二压帽、第三活塞垫套、第八O型密封圈、第九O型密封圈、第二活塞环、第四活塞垫套、半环、心轴、挡环、钢球挡片、钢球、钢球座、花键筒、橡胶盘根、心轴接头和螺钉组成。其结构特征是：将上接头与副缸体用螺纹连接，副缸体与主缸体用螺纹连接，主缸体与花键筒用螺纹连接；将活塞置于副缸体内，在活塞上依次设置有第二活塞垫套、第一活塞环和第一活塞垫套，将第一压帽与活塞用螺纹连接，再将第一防松帽与活塞用螺纹连接；将心轴置于主缸体和花键筒内，心轴中部设置有半环，心轴头部依次设置有第四活塞垫套、第二活塞环和第三活塞垫套，将第二压帽与心轴用螺纹连接，再将第二防松帽与心轴用螺纹连接；喷嘴座位于活塞与心轴之间，喷嘴座与活塞粘接在一起，喷嘴座内设置有喷嘴；四个钢球座均布于心轴和花键筒之间，钢球座内装有钢球，钢球座顶部的插槽内插有钢球挡片；在花键筒端部设置有挡环，挡环与花键筒之间用四个螺钉连接。上接头与副缸体之间设置有第一O型密封圈；第一活塞环与副缸体之间设置有第二O型密封圈；第一活塞环与活塞之间设置有第三O型密封圈；副缸体与活塞之间设置有第四O型密封圈；副缸体与主缸体之间设置有第五O型密封圈；喷嘴座与第二防松帽之间设置有第六O型密封圈；喷嘴与喷嘴座之间设置有第七O型密封圈；第二活塞环与主缸体之间设置有第八O型密封圈；第二活塞环与心轴之间设置有第九O型密封圈；心轴与花键筒之间设置有橡胶盘根。

上述的活塞下端部加工有四个圆孔，四个圆孔对称分布；上述的副缸体下部筒壁上加工有十二个泄压孔。

上述的四个钢球座内均加工有大于二分之一圆的圆弧通道，该圆弧通道的半径大于上述钢球的半径，钢球座的顶部均加工有一个插槽，钢球座内部注有润滑油脂；上述的钢球挡片的形状与钢球座的端面形状相同。

上述的心轴中部加工有四条花键轨道；上述的花键筒内部加工有四条花键槽。