[发明专利]横向振动减阻钻井工具

说明书

本发明为一种横向振动减阻钻井工具，包括中空的工具壳体，所述工具壳体内同轴转动套设中空的中心轴，所述中心轴的外壁与所述工具壳体的内壁之间呈径向间隔设置构成钻井液环空流道，所述钻井液环空流道内位于所述中心轴的两端设置能带动所述中心轴转动的驱动结构，所述中心轴的中部设置能转动产生横向振动的偏心部。该横向振动减阻钻井工具通过内部偏心部产生的横向振动改善钻柱与井壁之间的相对运动过程，降低钻柱和井壁之间的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高机械钻速。

技术领域

本发明涉及石油开发领域钻井工具，尤其涉及一种横向振动减阻钻井工具。

背景技术

随着现有钻井技术的发展，水平井的勘探开发比例越来越高。在水平井的勘探开发过程中，钻具由于重力作用紧贴在井壁上，使得钻柱在钻进过程中的摩擦阻力很大，较大的摩擦阻力会消耗很大一部分的钻压，使得钻压不能很好的施加到钻头处，严重影响钻进，降低机械钻速，限制水平井的延伸长度。

降低水平井的摩擦阻力是目前钻井工程中所亟需解决的问题之一。为了解决该问题，国内外一些学者研制了水力振荡器，该类工具主要是通过给钻柱施加轴向的往复振动载荷，增加钻柱和井壁之间的相对运动速度，通过降低钻柱和井壁之间的摩擦系数来减小摩擦阻力。但是，大部分水力振荡器是通过螺杆马达带动内部的配流盘转动，工具的压耗较大，在钻井作业中，过高的压耗会使得钻头处的水压较小，影响钻井液的携岩及辅助破岩的能力，不利于钻井作业。目前的水平井的水平长度一般都很长，采用一个水力振荡器的减阻效果有限，由于过高压耗问题，在钻井过程中很难同时使用多个水力振荡器，导致钻井效率低下。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种横向振动减阻钻井工具，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种横向振动减阻钻井工具，克服现有技术中存在的钻柱与井壁摩擦力大、机械钻速低等问题，该横向振动减阻钻井工具通过内部偏心部产生的横向振动改善钻柱与井壁之间的相对运动过程，降低钻柱和井壁之间的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高机械钻速。

本发明的目的是这样实现的，一种横向振动减阻钻井工具，包括中空的工具壳体，所述工具壳体内同轴转动套设中空的中心轴，所述中心轴的外壁与所述工具壳体的内壁之间呈径向间隔设置构成钻井液环空流道，所述钻井液环空流道内位于所述中心轴的两端设置能带动所述中心轴转动的驱动结构，所述中心轴的中部设置能转动产生横向振动的偏心部。

在本发明的一较佳实施方式中，所述偏心部为所述中心轴的外壁上外凸设置的偏心锤结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述驱动结构包括所述中心轴的外壁一端设置的轴向固定的第一涡轮结构，所述驱动结构还包括所述中心轴的外壁另一端设置的轴向固定的第二涡轮结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第一台阶部，所述第一涡轮结构靠近所述第一台阶部的一端轴向顶抵设置第一扶正轴承，所述第一扶正轴承和所述第一台阶部之间顶抵设置能轴向固定第一扶正轴承外圈的第一垫圈，所述中心轴上固定套设能轴向固定第一扶正轴承内圈的第一螺母；所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第二台阶部，所述中心轴的外壁上设置直径呈增大设置的第三台阶部，所述第一涡轮结构的另一端轴向顶抵设置PDC止推轴承，PDC止推轴承外圈的另一端轴向顶抵于所述第二台阶部上，PDC止推轴承内圈的另一端轴向顶抵于所述第三台阶部上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第四台阶部，所述中心轴的外壁上与所述第四台阶部相对的位置设置直径呈增大设置的第五台阶部，所述第二涡轮结构的一端轴向顶抵于所述第四台阶部和所述第五台阶部上，所述第二涡轮结构的另一端轴向顶抵设置第二扶正轴承，所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第六台阶部，所述第二扶正轴承和所述第六台阶部之间顶抵设置能轴向固定第二扶正轴承外圈的套筒，所述中心轴上固定套设能轴向固定第二扶正轴承内圈的第二螺母。