[实用新型]一种钻头自动加压装置

说明书

本实用新型是一种钻头自动加压装置，适用于定向井钻井工艺，可以向钻头自动施加钻压。本装置包括活塞，活塞安装在内筒与外筒之间、与外筒螺纹连接，外筒设有泄流孔，外筒上端通过定位销与上接头连接、下部是花键套与下接头螺纹连接；内筒设有进液孔，内筒上端与上接头螺纹连接、下部的传动轴与外筒的花键套连接，内筒下端顶靠在节流阀上面，节流阀与下接头连接。本实用新型设计合理，工作性能可靠，不但能向钻头自动施加钻压，工作时的活塞推进机构还能对钻头产生的纵向振动起到缓冲作用，降低对上部钻具的疲劳破坏，具有很好的使用效果和应用价值。

技术领域

本实用新型涉及石油工业钻井工程钻头的辅助工具，特别是一种钻头自动加压装置，适用于定向井钻井工艺，可以向钻头自动施加钻压。

背景技术

在定向井钻进过程中，由于钻具与弯曲井筒之间存在摩阻，导致上部钻具的钻压不能有效传递到钻头，这种现象称为托压。发生托压后，只有部分钻压施加到钻头上，导致机械钻速低，若强行加大钻压，会增加钻具的弯曲变形，严重时钻柱会发生自锁，影响正常钻进。如果在滑动钻进中发生托压，钻具长时间静止，岩屑易沉积在井筒底部形成岩屑床，可能导致沉砂卡钻，影响井下安全。发生托压后，如果继续加大钻压至摩阻突然释放，钻头受到的钻压和扭矩会突然增大，从而引起工具面变动，甚至导致钻头和螺杆钻具受损，严重影响钻井效率。

申请日为2016年1月7日，公开日为2016年6月1日，专利号为201610006405.5，公开了一种水力脉冲式加压送钻工具，该工具包括圆锥筒、卡瓦、活塞缸、筒体、弹簧、传动壳体、传动轴、静阀座、静阀环、动阀环、推力轴承、动阀座和螺旋转子等，静阀环与静阀座、动阀环与动阀座分别通过过盈配合连接，静阀环与动阀环上分别设置有偏心通孔，动阀座通过螺纹与螺旋转子连接。钻进过程中，钻井液冲击螺旋转子产生旋转，带动动阀环转动，使动阀环与静阀环的偏心通孔错开，在动阀环以上的空间产生暂时高压，通过传压孔传递至活塞缸推动传动壳体下行，同时卡瓦撑出锚定在井壁上，从而对下部连接的钻具施加钻压。该工具存在以下问题：①静阀环与动阀环相对转动时，偏心通孔交替错开，使钻井液循环出现间隙性停顿，不利于对井底岩屑的连续携带；②工具结构复杂，静阀环与动阀环的偏心通孔对齐时为最大的钻井液过流通道，产生的节流压差大，严重影响钻进排量，影响钻头水功率；该工具为单级液缸，产生的推力较小，向钻头施加的钻压较小。

申请日为2015年9月10日，公开日为2015年12月30日，专利号为201510574450.6，公开了一种液力式连续加压送钻工具，主要包括配流筒、节流柱、旋转体、传动轴等，节流柱轴向上设置四条换向凹槽轨道，其中两条对称轨道在轴向上是通槽轨道，另外两条轨道是封闭凹槽轨道，但在其上端向右设置一条周向凹槽轨道连通旁边的轴向通槽轨道，在其下端向左设置一条周向凹槽轨道连通旁边的轴向通槽轨道。配流筒内腔设有两个凸起位于节流柱的两个对称的通槽轨道里，钻井液经过配流筒凸起上部的节流柱上部通槽轨道，由与之连通的上部周向轨道流过封闭凹槽轨道，再由配流筒凸起下部的周向轨道流过配流筒凸起下部的通槽轨道流向旋转体与外筒形成的内腔，由下部开孔流经传动轴内孔传向下部钻具，这一复杂通道形成较大的节流压差，能够推动节流柱上端的端盖下行产生一定的推力，达到向钻头施加钻压的目的。该工具存在以下问题：①工具结构复杂，依靠工具本身产生较大的节流压差来推动活塞向下施加钻压，钻井液过流通道较小，严重影响钻进排量，影响钻头水功率；②该工具为单级活塞结构，产生的推力较小；③通过外筒与传动轴之间设置的锁柱传递来自上部转盘的扭矩，存在抗扭强度低的缺陷。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种钻头自动加压装置，能够将钻进循环中的钻井液在底部钻具组合产生的节流压差转化为推动钻头钻进的推力，并能向底部钻具组合传递扭矩，解决井眼摩阻造成的托压问题，提高钻井效率。