[发明专利]用于钻杆内的增压装置及流体喷射导向钻具

说明书

本发明专利公开了一种用于钻杆内的增压装置，包括与钻杆钻铤连接的第一动力装置和与钻头相对旋转设置的第二动力装置，还包括连接在第一动力装置和第二动力装置之间的调控装置；钻井液流动力下，第一动力装置和第二动力装置相对反向转动，第二动力装置将部分钻井液增压后经钻头排出，实现无动力增压，本发明同时公开了一种流体喷射导向钻具，通过在流体喷射导向钻具上应用该增压装置，从而利用钻井液的流动力破岩方式导向，避免机械偏置结构失效的弊端，具有更高的可靠性和更长的使用寿命，其配合钻头转动的机械方式联合破岩，实现了定向破岩，大幅提高了定向钻井速度。

技术领域

本发明专利涉及石油钻井工程领域的旋转导向钻井装置，尤其是一种用在水力破岩导向钻井的钻杆内的增压装置，同时提供了一种具有该增压装置的流体喷射导向钻具。

背景技术

旋转导向钻井系统是水平井、定向井、大位移井等复杂结构井的重要钻井工具。旋转导向钻井系统通过外壳旋转或绝大部分外壳旋转，极短部分不旋转来降低托压现象，实现更深、更长段的水平井、定向井施工。近几年来旋转导向钻井系统逐渐成为普及的导向钻井技术，成为高效钻井的关键技术之一。旋转导向钻井系统导向的原理是通过可控的不同方向进行不均匀破岩，实现特定方向的破岩量大于其他方向来实现的。

目前旋转导向钻井系统的破岩方式为机械破岩方式，主要依靠钻头的侧切能力和导向侧向力，但是产生侧向力的偏置机构，受到震动、冲击、旋转等不利因素影响容易失效，进而影响整个旋转导向钻井系统导向效果和寿命。

基于此，如何避免偏置机构失效，甚至是不需要偏置机构、结构更加简单可靠的导向钻井装置，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用在水力破岩导向钻井的钻杆内的增压装置，该增压装置无需额外动力，为钻具提供低压钻井液的同时，为钻具提供高压定向破岩钻井液力，本发明专利的另一个目的同时提供了一种具有该增压装置的流体喷射导向钻具，通过增压装置与流体喷射导向钻具的结合，不需要机械偏置机构，结构更加简单，具有更高的可靠性和较的使用寿命的优点。

为实现上述目的，本发明提供一种用于钻杆内的增压装置，包括与钻杆钻铤连接的第一动力装置、与钻头相对旋转设置的第二动力装置和连接在第一动力装置和第二动力装置之间的调控装置；钻井液流动力下，第一动力装置和第二动力装置相对反向转动，第二动力装置将部分钻井液增压后经钻头排出，实现无动力增压。

优选的，第一动力装置为上涡轮，该上涡轮在钻井液流动阻力下旋转；

更为优选的，第二动力装置包括：动力涡轮，与动力涡轮一体式、并置于涡轮腔内的压缩涡轮，涡轮腔底部通过阀片组连通至钻头上的高压喷嘴处，部分钻井液在第二动力装置的动力涡轮作用下进入涡轮腔，并被压缩涡轮增压后经钻头喷出；

上涡轮与动力涡轮在钻井液流动压力下自动旋转，且旋向相反。

进一步作为优选地，涡轮腔的腔体呈上大下小喇叭状，压缩涡轮轮廓与涡轮腔的腔体相适应，涡轮腔底部连通有高压腔，高压腔底部与钻头可相对转动式插接，经压缩涡轮增压后的钻井液通过高压腔流至钻头上的高压喷嘴处喷出。

进一步作为优选地，高压腔的腔壁为双层结构，双层结构将高压腔分为内腔体和外腔体，内腔体内设置有带有压杆的上阀片，上阀片与钻头上固设的下阀片贴合，上阀片和下阀片组成阀片组。

进一步作为优选地，外腔体内设置有活塞，活塞相对于外腔体的内侧设置有弹性件。

进一步作为优选地，压杆上部设置有连通高压腔的分流孔，压杆下部通过处于压缩状态的弹性可伸缩结构连接至上阀片，使上阀片以一定压持力抵紧下阀片。