[发明专利]电动钻井提速系统

说明书

技术领域

本发明涉及钻井工程技术领域。更具体地说，本发明涉及一种在大斜度井、水平井等复杂结构井开采中能有效减少摩阻、传递钻压进而提高钻速和开采效率的钻井提速系统。

背景技术

随着石油工业的发展，目前油田钻井已由原来的定向井逐渐向水平井发展，而在水平井钻进过程中，由于钻具自身重力作用，造成钻具在钻进时与井壁摩阻过大，严重影响钻速，甚至造成钻具托压不能加压到钻头。因此降低摩阻、减少卡钻事故，增加动钻压、提高钻井效率是当前钻井工程中迫切需要解决的问题。研究发现泥浆通过钻具时可造成泥浆压力大小周期性变化，从而使钻具承受周期性的轴向冲击力，引起该钻具在钻进过程中产生振动，因此能减少钻具与井壁的摩擦，改善钻压传递的效果，提高对工具面的控制，进而达到提高钻速、节约钻井成本的目的。

水力振荡工具寿命低、使用成本高使其饱受诟病，根据现场应用情况反馈，水力振荡工具在水基泥浆环境下的使用寿命约为150小时左右，而在油基泥浆中其使用寿命只有70-80小时，究其原因，因为制约水力振荡工具寿命的主要部件是其动力总成，水力振荡工具的寿命与螺杆钻具相当，其动力总成含有的橡胶元件螺杆限制了其使用寿命，在高温井中，使用寿命还将大大降低，因此工作介质和温度对水力振荡工具的应用有很大限制。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种耐高温、耐腐蚀且使用电力驱动的钻井提速系统。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种电动钻井提速系统，包括连接在上、下钻柱之间的电动钻井提速工具，所述电动钻井提速工具包括连接所述上、下钻柱的套筒、轴向设置在所述套筒中的过流套、设置在所述过流套下方的控制单元及与所述控制单元连接的阀系，所述控制单元和所述阀系与所述套筒之间设有流通钻井液的流道，所述阀系用于阻断、联通钻井液流道，所述控制单元包括设有压力传感器的控制器及与所述控制器连接的、可调节功率的电机；

其中，所述压力传感器用于感应套筒内钻井液的压力值；

其中，所述电动钻井提速系统还包括设置在地面的压力泵，其通过上钻柱与所述流道连接，以在所述流道内生成压力脉冲，当钻探至竖直段时，所述压力泵在流道内生成第一压力脉冲，所述压力传感器将监测到的第一压力脉冲传输至控制器，所述控制器接收所述压力传感器的信号并控制电机使所述电动钻井提速工具以5-10Hz频率振动；当钻探至转向段或水平段时，所述压力泵在流道内生成第二压力脉冲，所述压力传感器将监测到的第二压力脉冲传输至控制器，所述控制器接收所述压力传感器的信号并控制电机使所述电动钻井提速工具以10-15Hz频率振动；当卡钻时，所述压力泵在流道内生成第三压力脉冲，所述压力传感器将监测到的第三压力脉冲传输至控制器，所述控制器接收所述压力传感器的信号并控制电机使所述电动钻井提速工具以15-20Hz频率振动。

优选地，所述控制单元还包括与所述电机连接的减速器以及与所述减速器连接的联轴器，所述联轴器与所述阀系连接。

优选地，所述阀系包括与所述联轴器通过花键连接的动阀座，以使得所述动阀座可轴向旋转，所述动阀座下方设有动阀片，所述动阀片与所述动阀座通过过盈配合固定连接。

优选地，所述阀系还包括定阀片；

其中，所述动阀片沿圆周方向均匀分布第一过流孔；所述定阀片沿圆周方向均匀分布第二过流孔，所述第一过流孔和所述第二过流孔均为通孔，以使所述动阀片旋转时，所述第一过流孔与所述第二过流孔交错或重叠形成的重叠区的过流面积呈周期性变化。

优选地，所述过流套上沿轴向方向设置第一盲孔，所述过流套沿圆周方向设置第三过流孔，所述第三过流孔为通孔，所述第三过流孔的数量为2-8个。

优选地，所述动阀座沿轴向方向设置第二盲孔，所述动阀座沿圆周方向布置有第四过流孔，所述第四过流孔为通孔，所述第四过流孔的数量为2-8个。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明的一种电动钻井提速工具采用电机代替螺杆进行驱动，能避免使用螺杆驱动使用的橡胶部件在高温下易破坏而使水力振荡器无法正常工作，同时节约了频繁更换水力振荡器的成本，提高了工作效率；

第二、通过电池提供的动力，代替了水力驱动从而可以避免动力部分产生的压降，有效的减轻地面泵组的输出压力，从而可以降低地面设备的使用寿命和运行成本；