[发明专利]长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种在长水平段水平井中用于增加轴向加压，提升水平井水平段延伸钻进能力的长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具。

背景技术

随着勘探开发进程的不断深入，定向井、水平井、大位移井所占的比例越来越大。长水平段钻井技术在国内外得到广泛应用，主要得益于其较好的投入产出比。目前，国外水平井钻井成本已降至直井的1.2～2倍，而产量则是直井的4～8倍。水平井技术作为一项有潜力的新技术，主要有以下优势：恢复老井产能、开发复杂类型油气藏、有利于勘探开发评价、有利于环境保护。大位移井技术是随着随钻测量钻井技术、地质导向钻井技术、闭环钻井技术的发展而新兴的一种钻井技术，已基本成为开发滩海和海上油气资源的重要手段。目前，国外已经钻成了水平位移超万米的大位移井，而国内依靠自身力量只能完成水平位移约4000m的大位移井。在水平井与大位移井的钻井过程中，由于摩擦阻力大，长水平段水平井轴向加压效果差，使得钻井效率低、钻井周期长、钻井成本高，这成为制约水平井和大位移井发展的主要瓶颈。在现场实践中，由于管柱的轴向加压效果差，可能出现以下情况：机械钻速明显变低；钻具不能上起或发生断钻具事故；达不到井身轨迹的设计要求，目的层中靶率低。

因此，改善长水平段水平井轴向加压效果，降低钻柱与井壁之间的摩擦阻力，是提升水平井水平段延伸钻进能力，确保水平井或大位移井钻井质量及钻井技术进步的关键。

发明内容

本发明的目的是：为了克服上述难点，改善长水平段水平井轴向加压效果及伸钻进能力，特提出长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具，该工具可以增加水平井轴向加压，降低钻柱与井壁之间的摩擦阻力，提高水平段延伸钻进能力。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具，主要包括传动轴、下密封总成、传动轴壳体、隔套、加压总成壳体、加压总成、活塞套、上密封总成、动力总成、动阀部件、耐磨阀片、静阀部件、下接头；传动轴壳体、加压总成壳体、动力总成和下接头从上至下依次靠螺纹连接，传动轴与传动轴壳体内孔配合，上端与活塞套靠螺纹连接；下密封总成安装在传动轴与传动轴壳体配合面上；隔套安装在传动轴壳体上端，放置在传动轴与加压总成壳体配合形成的环空内；加压总成安装在隔套与活塞套之间，放置在传动轴与加压总成壳体配合形成的环空内；上密封总成安装在活塞套与加压总成壳体配合面上；动阀部件与动力总成下端靠螺纹连接；静阀部件安装在下接头上端内孔中，耐磨阀片安装在静阀部件上端内孔中；所述动阀部件内部有一个第一流道和三个第二流道；所述耐磨阀片内部有一个第三流道和两个第四流道；所述静阀部件内部有一个第五流道、一个第七流道和两个第六流道；第三流道、第五流道和第七流道同轴线，形成钻井液过流孔；两个第四流道和两个第六流道同轴线，形成钻井液过流孔。

所述动阀部件的第一流道过流面积是第二流道过流面积的1.2-1.5倍；所述静阀部件的第七流道过流面积是耐磨阀片的第三流道过流面积的1.2-1.5倍，耐磨阀片的第三流道过流面积是静阀部件的第五流道过流面积的1.2-1.5倍；所述静阀部件的第六流道过流面积是耐磨阀片的第四流道过流面积的1.2-1.5倍；所述静阀部件的第五流道过流面积与第六流道过流面积相等；所述动阀部件的第一流道过流面积与静阀部件的第五流道过流面积相等。

所述动力总成（9）为头数为5:6或者7:8的螺杆马达。

本发明具有的有益效果是：（1）该工具轴向振动能力强，可以有效增加水平井轴向加压，降低钻柱与井壁之间的摩擦阻力，能够提高定向井、水平井和大位移井水平段的延伸钻进能力；（2）如果将工具安放在近钻头附近，工具的轴向脉冲可以降低钻头的轴向振动强度，提高钻头与岩石的均匀接触时间，从而提高机械钻速；（3）轴向振动可以有效破坏水平段已形成的岩屑床，并能预防卡钻；（4）可以提高井深轨迹控制精度，同时提高轨迹的平滑性，有效的减少钻井工具面不稳定造成的钻井台阶。

附图说明

图1是本发明长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具结构示意图；

图2是本发明长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具的水击脉冲阀部件的结构示意图；

图3是本发明长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具由图2中横剖面A-A得到的动阀部件的截面结构示意图；

图4是本发明长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具由图2中B向视图得到的静阀部件的截面结构示意图；

图5是本发明长水平段水平井用水击脉冲振动加压工具的水击脉冲阀部件工作过程示意图一；