[实用新型]一种钻井工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻井工具领域，尤其涉及一种钻井工具。

背景技术

钻井工程是油气藏开发中投资大、风险高的工程，它的费用占勘探开发成本的50％以上。破岩技术是油气钻井技术的核心内容，破岩效率的好坏直接决定着钻井速度和成本，更决定着钻井工程的经济效益。随着我国油气勘探开发的不断深入，深井、超深井钻井数量不断增加。当井深增加时，钻井速度低、成本高、周期长的问题非常突出，严重影响了整个油气田的勘探开发速度。特别是深部地层机械钻速慢，导致钻井周期长，钻井期间，各种工程事故时有发生，施工效率低下。分析其原因主要有：一、深部井段地层埋藏深，地层压实作用大，导致岩石本身强度大，不易破碎；二、随着井深的增加，钻柱内钻井液的沿程损耗不断增大，从而导致钻头破碎地层的水力能量不断减小，钻头可利用的水功率急剧下降，很难及时清除井底的岩屑，出现井底垫层，造成了岩屑重复破碎甚至钻头泥包，导致机械钻速大大降低；三、对于大位移井或者斜井，管柱入井时，入井长度越长，需要克服的管柱与井壁之间的摩擦力就越大，摩擦阻力的增大减小了传递到钻头上的有效钻压，导致钻头在井底的机械破岩能量严重不足，钻头齿很难吃入岩石，破岩方式主要以研磨为主，而不是体积破碎，从而影响了机械钻速的提高。

现有的提高机械钻速的方法主要包括水力脉冲方法和空化射流方法。水利脉冲的基本机理主要是将通过钻柱的连续流调制为脉冲射流，从而改善井底流场,提高井底净化和清岩效率,减少压持和重复破碎；而空化射流的主要机理是将强大的空化破坏作用引入到射流中,提高井底水力能量，从而提高深井钻井速 度的技术。但是，现有的工具都采用了其中一种提速机理，而且无法解决大位移井中的拖压现象。因此，研制一种能够将水力脉冲向下传播至井底并结合空化效应改善井底岩石的受力状态，从而强化岩屑的净化，并将水力脉动造成的压力波动直接转化为作用于钻头冲击载荷，形成周期性的钻压，使钻头在旋转的同时还具有增加钻压和减小振动效果的钻井工具，是钻井提速的一个重要方向。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服现有技术存在的问题，提供一种通过降低钻进时的钻井液排量提高深层钻头水功率以及产生脉冲空化射流，同时确保能够大排量洗井和充分利用钻头压降提高钻压，发挥喷射钻井技术在深层的提速作用的钻井工具。

为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案：

一种钻井工具是在脉冲发生器和钻头组合钻井工具的基础上，在脉冲发生器的上方连接一套提升短节。该提升短节包括花键外筒、花键芯轴和防掉筒。其中，花键外筒呈筒状结构，上端和下端分别加工有螺纹，内部加工有内花键，在内花键和上端螺纹之间加工有贯穿花键外筒筒壁的旁通孔道；防掉筒呈筒状结构，上端加工有螺纹，下端具有朝向防掉筒内部凸起的台阶；花键芯轴外部加工有外花键，下部加工有螺纹与脉冲发生器连接，在螺纹连接处上方设有外凸台阶；脉冲发生器下端与钻头连接；花键芯轴与花键外筒通过花键连接，并可实现扭矩传递和上下滑动；花键芯轴在花键外筒内上下移动，从而控制旁通口的开关。

上述方案进一步包括：花键芯轴上端外缘加工有密封沟槽，安装旁通密封和导向环；花键芯轴上下滑动的极限位置分别通过其外凸台阶与花键外筒下端 和与防掉筒的内凸台阶限定；并保证旁通密封在花键芯轴上下滑动极限位置时分别位于花键外筒旁通孔道的上部和下部。所述的花键外筒可采用上外筒和下外筒组装而成；所述钻头设有空化喷嘴。

本实用新型的优点是：(1)钻井工具结构简单，可以方便的实现钻柱内外环空的连通与隔离；(2)可以实现小排量钻井，降低循环压耗，充分提高钻头的水功率与脉冲空化射流冲击力，从而提高钻井的机械钻速；(3)当井眼环空出现岩屑携带不好等问题时，可以方便的打开钻井工具旁通通道，从而实现大排量循环洗井；(4)花键芯轴与花键套的滑动连接，可以充分利用钻头压降，提高钻压。

附图说明

图1是本实用新型一种钻井工具旁通孔道处于关闭状态的结构示意图。

图中1.上部钻具，2.旁通密封，3.旁通口，4.花键外筒，5.花键芯轴，6.花键，7.防掉筒，8.脉冲发生器，9.钻头。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型作进一步描述：