[发明专利]一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统

说明书

本发明提供了一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统，所述系统包括钻井液供应设备、钻柱驱动设备、上部钻柱和双速双心钻井提速设备，钻柱驱动设备通过上部钻柱与钻井提速设备相连并能够驱动上部钻柱旋转；钻井液供应设备与上部钻柱连接并供应钻井液。提速设备包括分流装置、外筒体、井下动力装置、扶正装置、大切削头和小切削头，大切削头的中心线与小切削头中心线平行但不重合；外筒体套装在井下动力装置之外并形成环空，外筒体将上部钻柱与大切削头连接，使大切削头和井下动力装置随上部钻柱一同旋转；小切削头在井下动力装置带动下自转的同时在上部钻柱带动下公转。本发明具能够避免钻头中心点线速度为零的问题，有利于提高钻井速度。

技术领域

本发明属于油气钻井提速技术领域，具体来讲，涉及一种能够进一步提高钻进速度的中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统。

背景技术

在油气井钻井工程中，如何提高钻井速度一直是人们研究的重要课题。虽然，目前通过对钻头结构优化设计，例如，开发新的钻头牙齿材料、更高性能的牙齿等，使得钻井速度得到了一定程度的提高，但是，仍然没有解决钻井时钻头中心点线速度为零，以及中心点附近线速度低影响钻井速度的问题。

而且发明人发现，这种影响，在当前大量使用的PDC钻头中尤其明显。从使用后起出的钻头也不难发现，这个问题是影响钻井速度提升的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的在于提供一种能够有效解决钻井时钻头中心点线速度为零、对钻井液进行供应和循环利用、且利用分流的钻井液实现动力驱动的钻井提速系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种中部聚能改变井底围压分布的钻井提速系统，所述钻井提速系统包括钻井液供应设备、钻柱驱动设备、上部钻柱和双速双心钻井提速设备；其中，所述双速双心钻井提速设备包括分流装置、外筒体、井下动力装置、扶正装置、大切削头和小切削头，其中，所述大切削头具有第一中心线、沿所述第一中心线设置的贯穿通孔、以及第一直径，小切削头具有第二中心线和第二直径，所述第二直径小于所述第一直径，所述第二中心线与所述第一中心线平行但不重合；所述外筒体套装在所述井下动力装置之外并形成环空，并且所述外筒体的左端通过所述分流装置与上部钻柱连接，同时所述外筒体的右端通过所述扶正装置与大切削头连接，以使大切削头能够在上部钻柱的带动下钻进，同时使井下动力装置在上部钻柱的带动下旋转；所述井下动力装置具有动力发生部和旋转输出部，其中，所述动力发生部能够产生动力并使旋转输出部旋转，所述旋转输出部穿过大切削头的所述贯穿通孔与小切削头连接，并能够驱动小切削头自转；所述扶正装置被设置为扶正所述动力发生部、旋转输出部或小切削头；所述分流装置被设置为能够将上部钻柱中的钻井液分隔为第一液流和第二液流，其中，所述第一液流进入所述环空，并能够润滑大切削头，所述第二液流进入所述井下动力装置的动力发生部；所述钻柱驱动设备通过上部钻柱与双速双心钻井提速设备相连并能够驱动上部钻柱旋转；所述钻井液供应设备与上部钻柱连接并向上部钻柱中供应钻井液。

在本发明的一个示例性实施例中，所述第一中心线与第二中心线之间的距离可为第一直径的1/50～1/10。

在本发明的一个示例性实施例中，所述第一中心线与第二中心线之间的距离可为第一直径的1/40～1/20。

在本发明的一个示例性实施例中，所述小切削头的角速度与大切削头的角速度之比可为2～9：1。

在本发明的一个示例性实施例中，所述小切削头的角速度与大切削头的角速度之比可为4～7：1。

在本发明的一个示例性实施例中，所述小切削头可具有径向截面积逐渐缩小的喷射通道，所述喷射通道的一端接收流经所述动力发生部的第二液流，并从所述喷射通道的另一端喷出。

在本发明的一个示例性实施例中，从喷射通道的另一端喷出的液流的压力为一端接收液流的1.5～2.1倍。