[实用新型]混流式井下动力增压钻具

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种井下钻具，尤其涉及一种实现机械和水力联合破岩的混流式井下动力增压钻具。

背景技术

近年来，浅层油气资源勘探开发程度越来越高，致使剩余浅层资源越来越少，这就导致了深井、超深井钻探工作量逐年上升。但是，深井、超深井钻井速度慢，且易使钻具造成严重磨损或损坏，从而引发事故，亟需新的钻井技术来提高钻井速度，缩短钻井周期，提高勘探开发效益。实验和研究表明，井下动力钻具和超高压喷射钻井技术相结合，能很好解决上述问题。

使用井下动力钻具钻井，避免了过多的功率损耗，同时减轻钻柱旋转对井壁的破坏，减少井下事故，并且能大幅度延长钻杆寿命，不易发生钻杆折断事故，在深部井段，可以在钻柱强度不受影响的情况下，提高钻速，增加单位时间内钻头对地层的切削次数，提高钻井效率，缩短钻井周期。

如图3所示，现有螺杆钻具7包括有壳体71，壳体71内设有螺杆马达72，螺杆马达72通过万向联轴器73与输出轴74连接，输出轴74底部与钻头75连接；所述钻头75上设有普通喷嘴751，输出轴74中轴向设有连通的中心孔741、742，输出轴中心孔741上端贯通输出轴外壁并与钻井液流通通道导通；输出轴中心孔742下端与普通喷嘴751导通；其主要工作原理是，循环钻井液驱动螺杆马达72转动，进而带动钻头旋转，以实现钻进；同时，钻井液通过中心孔741、742和普通喷嘴751流出，清洁井底，携带岩屑。

但是，涡轮钻具中钻井液压降较大，降低了钻头的水马力，影响了井底清洗和钻头破岩效率，研究和现场试验表明，机械破岩配合超高压喷射钻井技术能大幅度提高钻井速度。

超高压喷射钻井技术的关键是钻井液的增压方式及超高压钻井液输送方式。目前钻井液增压的两种主要方式是地面增压和井下增压。地面增压方式需要利用地面设备产生高压钻井液，并将其输送到井底，对设备性能要求较高，安装、拆卸、维护保养等方面成本大，同时会增多不安全因素，易发生钻井事故。井下增压超高压射流钻井技术，不需要额外的地面设备，易于将常规钻井方式转向超高压射流钻井方式，经济性较好，安全可靠，展现了广阔的应用前景，代表了超高压射流增压方式研究的发展趋势。

现有的井下增压器主要有：离心式井下增压器，利用离心泵对钻井液进行加压；分隔式井下增压器，运用流体液压传递原理，利用隔膜的软活塞特性对钻井液进行加压；水力增压式井下增压器，利用流体的卷吸作用和激励作用实现增压；旁通式井下增压器，利用大面积推小面积增加压力；射流式井下增压器，利用压差使活塞上下运动对钻井液进行加压；钻柱减振式井下增压器，利用钻柱振动，使活塞上下运动对钻井液进行加压；螺杆式井下增压器，利用动力转换体将旋转接头的旋转运动转换为柱塞的往复运动对钻井液进行加压。但是，上述大多数现有技术只是依靠钻柱旋转带动钻头旋转，钻杆寿命低，易发生井下事故，且有效加压时间较短，效率较低。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种混流式井下动力增压钻具，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混流式井下动力增压钻具，将螺杆钻具与混流泵有机结合，由钻井液推动螺杆提供动力，在驱动钻头旋转破岩的同时，驱动混流泵加压部分钻井液，进行高压射流辅助破岩，实现机械和水力联合破岩，以提高钻井效率。

本实用新型的目的是这样实现的，一种混流式井下动力增压钻具，所述钻具包括有壳体，壳体内设有输出轴，所述输出轴上端通过联轴器与上方驱动部件连接，输出轴下部固定套设有钻头；所述输出轴与壳体之间、输出轴下部内设有钻井液过流通道，输出轴下部钻井液过流通道与钻头上部设有的容置空间连通；钻头下部设有第一喷嘴和第二喷嘴，所述第二喷嘴通过钻头上的第二射流孔与容置空间连通；所述输出轴内由下向上设有中心孔，中心孔上端设有与输出轴外壁导通的多个过流孔，输出轴下部与钻头之间连接有高压合金钢管，高压合金钢管内由下向上设有钻井液高压流道；所述中心孔底端通过高压合金钢管内钻井液高压流道、钻头上的第一射流孔与第一喷嘴连通；位于壳体内的输出轴上套设有一混流泵，所述混流泵的进液处与钻井液过流通道连通，混流泵的出液处与中心孔上端的过流孔导通，增压后的液体顺序通过过流孔、中心孔、高压合金钢管内钻井液高压流道和第一射流孔由第一喷嘴射出。