[发明专利]高频扭振降粘工具

说明书

本发明涉及一种高频扭振降粘工具，主要由上接头外壳、分流套、冲击锤、换向拨叉、冲击阀体、保持架、定位卡环、射流喷嘴和转换接头组成。高频扭振降粘工具工作时，钻井液的液压能转换为工具的机械能，钻井液通过上接头外壳进入工具内部后，大部分钻井液通过中心流道流出，部分流体通过分流套小孔进行分流，从中心流道流过的一部分钻井液通过换向拨叉进行分流，通过工具内部的流道转换，实现换向拨叉和冲击锤的往复运动，冲击锤往复碰撞冲击阀体，产生周向往复冲击载荷，最后通过转换接头将周向载荷向下传递。本发明的高频扭振降粘工具可以缓解或消除钻柱粘滑现象，加速钻头破岩，提高钻井效率，节约钻井成本。

技术领域

本发明涉及一种用于石油天然气钻井工程的高频扭振降粘工具，尤其是适用于新型油气资源开发的水平井以及分支井、大斜度井等结构井钻进过程。

背景技术

在新型或赋存条件较差的油气井资源开采过程中，钻井工程面临更为复杂的地层工作环境。总体而言，在现有井型中定向井、水平井、分支井占了较大部分比例的情况下，其朝着更深、更远、更复杂的方向发展。基于这种情况，进行钻井提速、井下状态预测等技术的经济效益、社会效益就显得尤为突出，而进行对应的新型钻井提速工具开发是钻井提速技术的重要发展方向。在深井、超深井的钻井作业中，由于地质岩层的可钻性不同，岩石耐磨性强，钻井情况复杂多样，给钻井工程带了一系列的难题，如钻头寿命低、机械钻速不高等，从而严重影响了整个钻井工程的经济效益。

在深井、超深井钻井作业中，由于岩石抗压强度和抗剪强度较大，从而导致了整个钻柱系统常常会出现粘滑现象，即钻头在没有足够扭力破碎井底岩石的情况下，钻头会停止运动，此时转盘仍按照之前的运动不变，从而导致钻柱发生扭转变形，直到扭矩变形积聚的能量足以破坏岩石，此时钻头转速以高于转盘数倍的转速运动，直到下次遇到不易破碎的岩石，钻头又停止运动。钻柱系统产生的粘滑现象导致PDC钻头急剧磨损，容易发生断裂，脱落等问题，造成了PDC钻头的失效，此外，粘滑现象也会减少钻柱的使用寿命，给整个钻柱系统带来大量的经济损失。

发明内容

为了探索解决背景技术中所述的钻柱粘滑现象，提高钻井效率，降低钻井成本，本发明提供了一种高频扭振降粘工具。本发明的高频扭振降粘工具工作时，通过工具内部的结构部件，将钻井液的液压能转换为高频扭振降粘工具的机械能，钻井液进入高频扭振降粘工具内部后，大部分钻井液通过中心流道流出，部分流体通过分流套小孔进行分流，进入上接头外壳与冲击阀体之间的空腔，从中心流道流过的一部分钻井液通过换向拨叉圆周上的小孔，进入冲击锤和冲击噶提之间的空腔，通过工具内部的流道转换，实现换向拨叉和冲击锤的往复运动，产生周向往复冲击载荷，最后通过转换接头将高频扭振降粘工具产生的周向载荷向下传递，加速钻头破岩。