[发明专利]井底钻井液压力震荡调制器

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种与动力钻具配合使用的井底钻井液压力震荡调制器，用于实现钻井施工中动力钻具带动钻头高速旋转破岩的同时，将向井底恒压喷射的钻井液调制成向环空与井底交替喷射形式从而提高钻井速度的目标。

背景技术

研究及现场实践表明，油气钻井过程中，在井底产生瞬时负压和脉冲冲击可以减小岩屑的压持效应，提高破岩和清岩效率。研究还表明，清岩效率及提速效果随着钻井液负压脉冲幅值的增加而增加。为此，国内外研制了多种脉冲射流工具用于产生井底瞬时负压和脉冲冲击。然而，这些工具难以满足动力钻具钻井的需要，因为钻井过程尤其是钻定向井过程中，动力钻具与钻头间不宜连接过长的井下工具，这就要求用于定向井钻井的钻井液压力震荡调制工具需要具有以下特征：(1)安装于钻头与动力钻具之间，其长度不宜过长；(2)工具工作不能影响随钻测量工具的使用；(3)工具使用寿命不能太短，至少与动力钻具及钻头寿命相近；(4)工具出现事故时，不能引起井下事故；(5)工具的使用不能为动力钻具转动提供负担。国内外已经设计出的脉冲射流工具有的结构复杂、工作寿命短，难以满足现场需要；有的尺寸过大，不能与动力钻钻具匹配，有的不能与随钻测量仪器并用，这些因素导致上述种类的钻井液压力震荡调制工具一直未能应用于定向井提速领域。因此，研发直接连接与钻头与动力钻具之间的、与随钻测量仪器兼容的长寿命、小尺寸钻井液压力震荡调制器对深井硬地层定向井钻井提速非常有意义，对加快油气资源开发进度、降低钻井成本及风险具有重要作用。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种与动力钻具配合使用的井底钻井液压力震荡调制器，用于实现动力钻具钻井工况下将向井底恒压喷射的钻井液调制成向环空与井底交替喷射形式从而提高定向井钻井速度的目标。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

井底钻井液压力震荡调制器，包括震荡母轴、逆流外壳、下接头。所述的震荡母轴安装于逆流外壳的内部，震荡母轴的转换连接扣伸出逆流外壳底端面，震荡母轴可在逆流外壳内部转动，但不可以轴向滑动；逆流外壳扶正圆面的密封槽内安装有密封总成，震荡母轴逆流腔内面与震荡母轴上部外环面间的环形平面和逆流外壳防压环面间安装有防推轴承，震荡母轴下部扶正面与逆流外壳下部支撑面下端的滑动轴承安装孔件安装滑动轴承；伸出逆流外壳底端面的转换连接扣安装下接头；逆流外壳的逆流流道靠近井眼环空端安装有逆流喷嘴。

相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：

1、井底钻井液压力震荡调制器可在保持动力钻具转子带动钻头高速旋转的同时，实现瞬时负压和脉冲冲击发生的目的；

2、井底钻井液压力震荡调制器结构简单、长度极短，使用时不影响动力钻具及随钻测量工具的工作，有益于长时间工作，有利于运输使用；

3、井底钻井液压力震荡调制器使用过程不改变钻井工艺、不改变钻井参数，冲击幅值极易调节；

4、井底钻井液压力震荡调制器使得井底流场产生变化，其有益作用是可以减小岩屑的压持效应，提高破岩和清岩效率，可提高定向效率。

5、井底钻井液压力震荡调制器与动力钻具配合应用范围广，可应用于直井、定向井、水平井等，且可应用于不同钻井方式，如平衡压力钻井、欠平衡钻井及空气钻井等。

6、井底钻井液压力震荡调制器制作成本低，与动力钻具配合使用大幅度降低钻井成本，提高钻井效率，拓宽动力钻具的应用范围。

附图说明

图1是井底钻井液压力震荡调制器整体结构图；

图2是井底钻井液压力震荡调制器A-A剖面图；

图3是井底钻井液压力震荡调制器B-B剖面图；

图中：1、逆流外壳，2、震荡母轴，3、防推轴承，4、下接头，5、滑动轴承，6、逆流喷嘴，7、密封总成，8、钻井液逆流腔体，9、钻井液顺流腔体，101、逆流外壳扶正圆面，102、逆流流道，103、逆流外壳防压环面，104、分流腔面，105、正流调制槽，201、芯轴传动面，202、逆流分流孔，203、震荡母轴逆流调制槽，204、正流过流孔，205、正流回流孔。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，井底钻井液压力震荡调制器，包括逆流外壳1，震荡母轴2，下接头4；逆流外壳1与动力钻具定子相连，震荡母轴2上部与动力钻具转子相连，下部与下接头4相连，震荡母轴2与下接头4的连接体随着动力钻具转子一起相对于逆流外壳1与动力钻具定子连接体旋转。