CN103726787A - 新型钻井推进器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了新型钻井推进器，它包括设置于后端部的电液复合管（11）、用于带动钻井推进器前进的驱动器、以及依次配合连接的驱动电机（13）、激振器（14）和钻头（15），驱动器的前后两端均连接有一个扶正器（12），驱动器及扶正器（12）的内部均设置有与电液复合管（11）连通、供钻井液通过的流道，驱动器还设置有用于返出液流过的流道B（2）。本发明的有益效果是：在油气井勘探开发过程中，不需要陆地钻机或海上钻井平台的配合，使用钻井推进器进行连续钻进，并通过电液复合管实现钻井液循环及高速通讯，最大程度实现安全、高效、经济钻井。

Description

新型钻井推进器
技术领域
本发明涉及勘探钻井设备技术领域，特别是一种新型钻井推进器。
背景技术
近年来，对钻井要求的改变，推动钻井装备的快速发展。钻井装备模块化、集成化，井场占地面积小型化，井下控制油气层面积越来越大，钻井废弃物排放量越来越少等已成为未来钻井的发展方向。目前勘探钻井不仅投资大，而且风险高。要想从根本上降低勘探钻井的费用和风险，就必须摒弃现行的钻井方式，开发一种全新的钻井方式。无钻机钻井和简易自动化钻井将彻底改变当前高投资高风险的勘探钻井方式。挪威在1999年提出一种獾式无钻机钻探概念，它是一种无钻机的井下自动钻探器，长约25米，设计钻深能力超过3000米。獾式钻探器不需要陆地钻机或海上钻井平台，可大幅度减少作业人员和后勤保障工作，且能避开海洋环境对钻井作业的干扰。该钻探器通过电缆给井下电动钻具供电，电动钻具驱动钻头旋转，通过电缆实现双向通讯。其通讯数据传输量大、质量高、速率快，更有利于及时发现油气，提高探井成功率。但与常规勘探钻井相比，獾式钻探器存在如下不足：钻速慢，钻一口3000米的探井大约需要2～6个月时间；由于所钻的井筒被岩屑充填，只能作为勘探手段，不能转为开发井，也不能用于钻开发井；无法进行泥浆录井和岩心取样，勘探过程只能通过有线随钻测井系统来实现。因此，发明一种不需要陆地钻机或海上钻井平台，并能够满足现代钻井工艺要求的新型钻井推进器，将会大大提高钻井效率，从而推动油气资源勘探开发的进一步发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种实现连续钻进和钻井液循环、能通过流体将岩屑排出井筒的新型钻井推进器。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：新型钻井推进器，它包括设置于后端部的用于循环钻井液和通讯供电的电液复合管、用于带动钻井推进器前进的驱动器、以及设置于前端部并依次配合连接的驱动电机、激振器和钻头。驱动器的前后两端均连接有一个扶正器，驱动器及扶正器的内部均设置有与电液复合管连通，供钻井液流过的流道。电液复合管连接位于驱动器后端的扶正器。驱动电机与位于驱动器前端的扶正器连接，驱动器还设置有用于返出液流过的流道B。
所述的驱动器包括壳体，壳体的外表面设置有驱动轮，驱动轮通过传动齿轮、传动轴和齿轮组连接电机的输出轴，电机设置于壳体的内部，壳体的前后两端分别设置有钻井液出口和钻井液进口，壳体内设置有连通钻井液进口和钻井液出口的流道A，壳体的前端还设置有返出液进口，壳体后部的侧壁上设置有返出液出口，壳体内设置有连通返出液进口和返出液出口的流道B。
所述的流道A包括一个空腔，所述的电机设置于该空腔内。
所述的驱动轮为螺旋缠绕于壳体外表面的圆柱形辊，圆柱形辊的轴心部安装有轮轴，轮轴可绕轴心旋转的安装于壳体上，轮轴上固定安装有传动齿轮B，传动轴上设置有多个与传动齿轮B相配合的传动齿轮A，每个传动齿轮B均与对应的传动齿轮A啮合传动。
本发明还包括连接于电液复合管与扶正器之间、扶正器与驱动器之间、扶正器与驱动电机之间、驱动电机与激振器之间或激振器与钻头之间的工具短节。
本发明具有以下优点：在不需要陆地钻机或海上钻井平台的情况下，通过该新型钻井推进器提供的强大推动力，完成油气勘探开发钻井，大大减小了井场面积；本发明相比獾式钻探器，设计了流道，实现了钻井液循环，能通过流体将岩屑排出井筒，可以进行泥浆录井和取芯；最大程度实现了安全、高效、经济钻井。
本发明通过驱动器的驱动前进，同时驱动器在驱动轮的带动下为沿井壁的连续行进，从而使得钻进是一个连续的钻进过程，提高了钻进效率。驱动器的驱动轮由电机驱动沿井筒内壁螺旋前进，能够产生更大的轴向力，从而使得本发明所述钻井方式得以实现。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图
图2 为本发明的剖视结构示意图
图3 为本发明的驱动器的剖视结构示意图
图4 为本发明的驱动器的结构示意图
图中，1-壳体，2-流道B，3-驱动轮，4-传动齿轮B，5-流道A，6-空腔，7-电机，8-齿轮组，9-传动轴，10-传动齿轮A，11-电液复合管，12-扶正器，13-驱动电机，14-激振器，15-钻头，16-返出液进口，17-返出液出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1、图2所示，新型钻井推进器，它包括设置于后端部的用于循环钻井液和通讯供电的电液复合管11、用于带动钻井推进器前进的驱动器、以及设置于前端部并依次配合连接的驱动电机13、激振器14和钻头15，驱动器的前后两端均连接有一个扶正器12，驱动器及扶正器12的内部均设置有与电液复合管11连通、供钻井液流过的流道，电液复合管11连接位于驱动器后端的扶正器12，驱动电机13与位于驱动器前端的扶正器12连接，驱动电机13的前端依次配合连接有激振器14和钻头15，驱动器还设置有用于返出液流过的流道B2。
如图3、图4所示，所述的驱动器包括壳体1，壳体1的外表面设置有驱动轮3，驱动轮3通过传动齿轮、传动轴9和齿轮组8连接电机7的输出轴，电机7的输出轴通齿轮组8带动传动轴9旋转，传动轴9上固定安装的传动齿轮A10与驱动轮3的轮轴上固定安装的传动齿轮B4啮合传动，从而由传动轴9通过传动齿轮带动驱动轮3旋转。驱动轮3的回转轴线与井筒的轴线具有夹角，驱动轮3抵压于井筒的内壁上，当驱动轮3在电机7通过传动装置驱动下旋转时，其通过沿井筒内表面的螺旋运动，带动壳体1整体向前运动，从而对装置整体产生轴向的推力。本实施例中所述的驱动轮3为螺旋缠绕于壳体1外表面的圆柱形辊，圆柱形辊的轴心部安装有轮轴。优选地，轮轴为非刚性，由钢丝编织成，轮轴可绕轴心旋转的安装于壳体1上，轮轴上固定安装有传动齿轮B4，圆柱形辊上沿其缠绕方向，间隔设置有多个传动齿轮B4，传动轴9上设置有多个与传动齿轮B4相配合的传动齿轮A10，每个传动齿轮B4均与对应的传动齿轮A10啮合传动。所述的驱动器的驱动轮3及传动结构也可采用中国专利CN102979988A所公开的装置。电机7设置于壳体1的内部，壳体1的前后两端分别设置有钻井液出口和钻井液进口，壳体1内设置有连通钻井液进口和钻井液出口的流道A5，壳体1的前端还设置有返出液进口16，壳体1后部的侧壁上设置有返出液出口17，壳体1内设置有连通返出液进口16和返出液出口17的流道B2。
优选地，所述的流道A5包括一个空腔6，所述的电机7设置于该空腔6内，钻井液流过该空腔6时可以冷却电机7。
它还包括连接于电液复合管11与扶正器12之间、扶正器12与驱动器之间、扶正器12与驱动电机13之间、驱动电机13与激振器14之间或激振器14与钻头15之间的工具短节。
本发明的工作过程如下：驱动器带动装置向前推进，驱动电机13、激振器14与钻头15配合向前破碎岩石，钻井液从地面打到电液复合管11中，然后流到位于后部的扶正器12中，然后依次通过流道A5、前部的扶正器12、驱动电机13、激振器14最后到达钻头15，从钻头15中间喷出来以后走外面的环空经流道B2返回。因此，电液复合管11、壳体1、扶正器12、驱动电机13、激振器14和钻头15形成的内部流道和流道B2形成液体循环，和现在有杆钻井一样，可以冷却钻头15并携带破碎的岩屑。由电液复合管11中导入的线缆也通过钻井液流道分别连接电机7和驱动电机13，为电机7和驱动电机13供电。 

Claims (5)

1.新型钻井推进器，其特征在于：它包括设置于后端部的用于循环钻井液和通讯供电的电液复合管（11）、用于带动钻井推进器前进的驱动器、以及设置于前端部并依次配合连接的驱动电机（13）、激振器（14）和钻头（15），驱动器的前后两端均连接有一个扶正器（12），驱动器及扶正器（12）的内部均设置有与电液复合管（11）连通、供钻井液流过的流道，电液复合管（11）连接位于驱动器后端的扶正器（12），驱动电机（13）与位于驱动器前端的扶正器（12）连接，驱动器还设置有用于返出液流过的流道B（2）。
2.根据权利要求1所述的新型钻井推进器，其特征在于：所述的驱动器包括壳体（1），壳体（1）的外表面设置有驱动轮（3），驱动轮（3）通过传动齿轮、传动轴（9）和齿轮组（8）连接电机（7）的输出轴，电机（7）设置于壳体（1）的内部，壳体（1）的前后两端分别设置有钻井液出口和钻井液进口，壳体（1）内设置有连通钻井液进口和钻井液出口的流道A（5），壳体（1）的前端还设置有返出液进口（16），壳体（1）后部的侧壁上设置有返出液出口（17），壳体（1）内设置有连通返出液进口（16）和返出液出口（17）的流道B（2）。
3.根据权利要求2所述的新型钻井推进器，其特征在于：所述的流道A（5）包括一个空腔（6），所述的电机（7）设置于该空腔（6）内。
4.根据权利要求2所述的新型钻井推进器，其特征在于：所述的驱动轮（3）为螺旋缠绕于壳体（1）外表面的圆柱形辊，圆柱形辊的轴心部安装有轮轴，轮轴可绕轴心旋转的安装于壳体（1）上，轮轴上固定安装有传动齿轮B（4），传动轴（9）上设置有多个与传动齿轮B（4）相配合的传动齿轮A（10），每个传动齿轮B（4）均与对应的传动齿轮A（10）啮合传动。
5.根据权利要求1所述的新型钻井推进器，其特征在于：它还包括连接于电液复合管（11）与扶正器（12）之间、扶正器（12）与驱动器之间、扶正器（12）与驱动电机（13）之间、驱动电机（13）与激振器（14）之间或激振器（14）与钻头（15）之间的工具短节。
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