[实用新型]可形成周期性钻柱轴向蠕动与钻压波动的钻井提速工具

说明书

本实用新型公开了一种可形成周期性钻柱轴向蠕动与钻压波动的钻井提速工具，包括壳体，壳体上端套装有上接头，壳体的下端连接有下接头，下接头的腔内上端滑动密封连接有承压环；壳体的腔内设有台阶轴，台阶轴的上端与上接头的下端连接，台阶轴的下端与承压环连接，台阶轴的外周套有碟簧组，碟簧组的两端分别抵在台阶轴的外侧台阶面和下接头的顶端圆环面上；下接头的腔内中部固定安装有脉动压力发生组件。本实用新型能够通过脉动压力发生组件使钻井循环介质形成具有一定波动周期的脉动压力，并由承压环将脉动压力转化为上部钻柱的周期性轴向蠕动以及井底钻头上的周期性波动钻压，提高破岩钻进效率，并充分避免了金属面硬性冲击。

技术领域

本发明涉及石油装备技术领域，具体涉及可形成周期性钻柱轴向蠕动与钻压波动的钻井提速工具。

背景技术

近年来，石油天然气钻井工程中油气井的结构复杂程度逐渐增加，深井、超深井、长水平井、多分支井等复杂结构井的在实际开采过程中所占比重越来越大，钻进深度及井身结构复杂度的增加所面临的深井硬质岩层、井壁摩阻等难题降低了破岩钻进的机械钻速及钻压传递的有效性，对钻井方法、工艺技术的要求也越来越高，传统的冲击式钻井提速工具如液力冲击器、扭力冲击器、潜孔锤等工具是通过将钻井工作介质的动能转化为冲击锤与砧子的硬性冲击能量，产生具有一定频率的破岩冲击功的方式难以解决金属面硬性冲击所产生的疲劳失效问题，使得该类工具的工作寿命难以提高，且不能解决深井、水平井等地层摩阻增大的难题。为此，国内外学者提出了大量解决方案，其中最有效的、目前应用最广的工具当属水力振荡器（主要代表为NOV水力振荡器），水力振荡器可产生具有一定周期的轴向蠕动，能有效地解决地层磨阻难题，然而其只能有效地传递钻压，并不能产生周期性波动的钻压，对机械钻速的提升不明显。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可可形成周期性钻柱轴向蠕动与钻压波动的钻井提速工具，能够通过脉动压力发生组件使钻井循环介质形成具有一定波动周期的脉动压力，并由承压环将脉动压力转化为上部钻柱的周期性轴向蠕动以及井底钻头上的周期性波动钻压，提高破岩钻进效率，并充分避免了金属面硬性冲击。

本发明的技术方案是：

可形成周期性钻柱轴向蠕动与钻压波动的钻井提速工具，包括壳体，所述壳体上端套装有上接头，所述壳体的下端连接有下接头，所述下接头的腔内上端滑动密封连接有承压环；

所述壳体的腔内设有台阶轴，所述台阶轴的上端与上接头的下端连接，所述台阶轴的下端与承压环连接，所述台阶轴的外周套有碟簧组，所述碟簧组的两端分别抵在台阶轴的外侧台阶面和下接头的顶端圆环面上；

所述壳体的内壁上端设有传动部，所述传动部与上接头的外周中部适配，配合后用于传递周向扭矩，所述壳体的内壁上位于传动部的下方设有限位台阶，所述限位台阶用于台阶轴沿轴向移动的限位；

所述下接头腔内中部固定安装有脉动压力发生组件，所述脉动发生组件包括叶轮导流套、叶轮和叶轮底座，所述叶轮底座位于叶轮导流套的下方，所述叶轮位于叶轮导流套的下方，并且转动连接在叶轮底座腔内的一侧，所述叶轮导流套上设有偏心流道，所述偏心流道用于将流经的介质导向叶轮的一侧叶片上。

优选的，所述壳体内壁上的传动部为键槽，所述上接头的外周中部设有与键槽适配的键。

优选的，所述壳体内壁上的传动部为多边形的腔体，所述上接头的外周中部呈与传动部适配的多棱柱结构。

优选的，所述壳体上限位台阶处的内径小于台阶轴上端的直径。

优选的，所述壳体上限位台阶处的内径小于上接头中部的直径。

优选的，所述叶轮导流套上的偏心流道呈收口状。

优选的，所述下接头的中部设有与脉动压力发生组件外周适配的安装腔。