CN108266127A - 一种保护套和包含其的射流式旋冲钻井工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保护套和包含其的射流式旋冲钻井工具，保护套包括筒状的保护套主体和沿着保护套主体的外侧壁由保护套主体的第二端向外延伸的连接组件，该保护套可以应用在射流式旋冲钻井工具中，避免射流元件排出的流体直接作用于外套，防止外套被长期作用的流体的冲蚀，提高了射流式旋冲钻井工具的使用寿命。

Description

一种保护套和包含其的射流式旋冲钻井工具

技术领域

本发明涉及油气田工程技术领域，特别是涉及一种保护套和包含其的射流式旋冲钻井工具。

背景技术

随着国家对石油天然气需求的不断增多，石油天然气钻井深度一直在不断延长。钻井过程中遇到的硬质地层及复杂地层越来越多，常规钻井方式的井底扭矩已经不能满足高效钻井的需求，迫切需要一种新型钻井方法和工具来提高井底扭矩和钻速。实践表明，扭转冲击钻井技术可以有效增加井底扭矩的波动，提高扭矩的峰值，从而大幅度提高钻头破岩效率，提高钻速。

在钻具旋转的同时，旋冲钻井工具能给钻头施加一个冲击动载，利用冲击载荷和旋转切削的联合破岩作用提高机械钻速。使用旋冲钻井工具在钻井提速中取得了明显的效果。

但是，在使用的过程中，旋冲钻井工具的使用寿命低下，影响着钻井施工效率。

发明内容

针对上述问题的部分或全部，本发明提出了一种保护套和包含其的射流式旋冲钻井工具。该保护套可以应用在射流式旋冲钻井工具中，避免射流元件排出的流体直接作用于外套，防止外套被长期作用的流体的冲蚀，提高了射流式旋冲钻井工具的使用寿命。

根据本发明的一方面，提供一种保护套，包括：

筒状的保护套主体，

沿着保护套主体的外侧壁由保护套主体的第二端向外延伸的连接组件。

在一个实施例中，连接组件包括间隔式相对设置的第一凸耳和第二凸耳，第一凸耳和第二凸耳均构造为拱形体。

在一个实施例中，第一凸耳的第二端设置卡接件。

在一个实施例中，卡接件为两个，并构造为凸出式设置在第一凸耳的周向两侧的卡接柱。

在一个实施例中，在第二凸耳的第二端设置缺口。

在一个实施例中，在保护套主体的内壁上设置凸出的防冲蚀件。

在一个实施例中，在防冲蚀件的内壁上设置波纹槽。

在一个实施例中，在防冲蚀件的内壁上设置耐磨层。

在一个实施例中，在第一凸耳和第二凸耳的内壁上设置周向的台阶面以使得第一凸耳和第二凸耳的第二端的厚度减小。

根据本发明的另一方面，提供一种射流式旋冲钻井工具，包括：

外套，

设置在外套的内腔中的射流元件，

上述的保护套，保护套设置在射流元件和外套之间，

设置在外套的内腔中的缸体，缸体与射流元件对接并且与保护套的连接组件连接，

设置在外套的内腔中的元件压盖，元件压盖设置在射流元件的第一端。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该保护套可以用于射流式旋冲钻井工具并套设在射流元件的外壁上，以防止通过射流元件的排除口而排出的流体直接作用在外套上，从而保护外套免受流体侵蚀，由此，提高射流式旋冲钻井工具的使用寿命。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性地显示了根据本发明的射流式旋冲钻井工具的剖面图；

图2示意性地显示了根据本发明的射流式旋冲钻井工具的主视图；

图3示意性地显示了根据本发明的射流式旋冲钻井工具的背视图；

图4示意性地显示了根据本发明的保护套；

图5示意性地显示了根据本发明的缸体的部分的一个立体图；

图6示意性地显示了根据本发明的缸体的部分的另一个立体图；

图7为来自图4的A-A剖面图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了根据本发明的射流式旋冲钻井工具100。如图1所示，射流式旋冲钻井工具100包括外套1、射流元件2、保护套3、缸体4和元件压盖5。其中，外套1呈筒状，用于传递钻压和扭矩，并保护内部的射流元件2等部件。射流元件2设置在外套1的内腔中，用于产生左右交替的高频高压射流进入到缸体4中。保护套3设置在射流元件2和外套1之间，用于保护外套1的内壁避免流体侵蚀。缸体4用于接收来自射流元件2的流体，以推动活塞运动。元件压盖5设置在外套1的内腔中，并设置在射流元件2的第一端，并与所述射流元件2的第一端面和保护套3的第一断面均抵接。

在不设置保护套3的情况下，射流元件2的排出口21会直接对着外套1，流体会直接作用在外套1的内壁上。在长期使用过程中，流体会对外套1的内壁产生不同程度的冲蚀，时间越长，冲蚀越严重，使得外套1不得不废弃，影响了射流式旋冲钻井工具100的使用寿命。同时，由于外套1比较长，在外套1废弃后，造成了极大的浪费。而通过设置保护套3，则避免了上述问题，防止流体直接作用在外套1的内壁上，从而保护了内套1。另外，保护套3为相对比较小的元件，制造成本比较低，即便出现冲蚀磨损，也能低成本地进行更换。

在一个实施例中，如图4所示，保护套3包括保护套主体31和连接组件，其中，连接组件沿着保护套主体31的外侧壁并由保护套主体31的第二端向外延伸。保护套主体31为筒状，用于套设在射流元件2的外侧。在轴向上，保护套主体31能延伸覆盖排出口21。从而，通过排出口21排除的液体流在保护套主体31的内壁上，而不是作用到外套1的内壁上，从而更好地起到保护外套1的作用。连接组件包括第一凸耳32和第二凸耳33。第一凸耳32和第二凸耳33均构造为与保护套主体31相连接并形成匹配的拱形结构。第一凸耳32和第二凸耳33间隔式相对设置。该第一凸耳32和第二凸耳33用于与缸体4连接。这种连接结构可以限定保护套3的位置，并且该连接关系简单，易于实现。

具体地，第一凸耳33的第二端设置卡接件34。优选地，该卡接件34从第一凸耳33的外侧壁轴向凸出，并构筑为柱状。在第一凸耳33的第二端设置有两个卡接件34，并间隔式设置在第一凸耳33的周向两端。相对应地，如图5所示，缸体4的第一端构造有两个轴向凸出的轴向凸台41，这两个轴向凸台41相对式分布以在缸体4的第一端形成凹槽42。各轴向凸台41的径向截面构造为弓形。另外，在缸体4的第一端还形成了径向向外凸出的径向凸台43。在周向上，该径向凸台43位于两个轴向凸台41之间，在轴向上，该径向凸台43由凹槽42的槽底向第一端方向延伸。并且，该径向凸台43在周向的两端出形成了轴向延伸的卡接槽44。在组装过程中，如图2所示，卡接件34插入到位于缸体4的卡接槽44中，以限定缸体4和保护套3之间的位置关系。这种连接方式简单，定位安装方便。

再如图4所示，第二凸耳33的第二端构造有缺口35。在第二凸耳33上设置有两个对称分布的缺口35，并且缺口35设置在第二凸耳33的周向两端，以使得在从第二端到第一端的方向上，第二凸耳33的周向尺寸变大。相对应地，如图6所示，在缸体4的与径向凸台43相对的一侧上，轴向凸台41的外表面构造为弧状。从而，如图3所示，在组装过程中，第二凸耳33的弧长尺寸小的第二端插入到凹槽42内，缺口35处的第二凸耳33的第二端面抵接在轴向凸台41上，另外，第二凸耳33的外壁表面与轴向凸台41的外壁表面在同一弧面上。这种连接方式限定了缸体4和保护套3之间的位置关系，同时保证了射流元件2和缸体4之间的位置。这种连接方式简单，定位安装方便，易于实现。

如图7所示，在保护套主体31的内壁上设置凸出的防冲蚀件37，以增大冲蚀处的保护套3的厚度，从而提高保护套3的抗冲蚀能力。优选地，为了防止应力集中，防冲蚀件37与保护套主体31的内壁光滑过渡连接。这种设置方式提高了保护套3的抗磨损性能，能够延长其使用寿命。另外，在周向上，只是在保护套主体31的部分上设置有防冲蚀件37，这种设置能过优化保护套3的整体结构，减少制造原材料使用总量，节约制造成本。优选地，在防冲蚀件37的内壁上设置波纹槽(图中未示出)。在流体经过保护套主体31后，由于防冲蚀件37的内壁上设置波纹槽，消耗了流体的能量，降低了通过保护套主体31的流体的流速，保护了下游器件免受高流速流体的冲击。进一步优选地，波纹槽的槽深与防冲蚀件37的厚度壁为0.25到0.05之间。通过这种设置在保证抗冲蚀的同时，还能降低流体的流速，从而提高整个射流式旋冲钻井工具的100的使用寿命。

根据本发明，在防冲蚀件37的内壁上设置耐磨层，例如，耐磨层可以为镀铬层。这种设置进一步地提高了保护套3的抗磨损性能。

在一个实施例中，在第一凸耳32和第二凸耳33的内壁上设置台阶面36。这种设置使得第一凸耳32和第二凸耳33的第二端的厚度减小，以使得保护套3和缸体4的装配更容易。例如，卡接件34能更容易地插入到卡接槽44内。并且，这种结构简化了加工，易于实现。

本申请中，“第一端”与图1所示的左端相同，而“第二端”与“第一端”相对并与图1所示的右端相同。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种保护套，其特征在于，包括：

筒状的保护套主体，

沿着所述保护套主体的外侧壁由所述保护套主体的第二端向外延伸的连接组件。

2.根据权利要求1所述的保护套，其特征在于，所述连接组件包括间隔式相对设置的第一凸耳和第二凸耳，所述第一凸耳和所述第二凸耳均构造为拱形体。

3.根据权利要求2所述的保护套，其特征在于，所述第一凸耳的第二端设置卡接件。

4.根据权利要求3所述的保护套，其特征在于，所述卡接件为两个，并构造为凸出式设置在所述第一凸耳的周向两侧的卡接柱。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的保护套，其特征在于，在所述第二凸耳的第二端设置缺口。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的保护套，其特征在于，在所述保护套主体的内壁上设置凸出的防冲蚀件。

7.根据权利要求6所述的保护套，其特征在于，在所述防冲蚀件的内壁上设置波纹槽。

8.根据权利要求6或7所述的保护套，其特征在于，在所述防冲蚀件的内壁上设置耐磨层。

9.根据权利要求2到8中任一项所述的保护套，其特征在于，在所述第一凸耳和所述第二凸耳的内壁上设置周向的台阶面以使得所述第一凸耳和所述第二凸耳的第二端的厚度减小。

10.一种射流式旋冲钻井工具，其特征在于，包括：

外套，

设置在所述外套的内腔中的射流元件，

根据权利要求1到9中任一项所述的保护套，所述保护套设置在所述射流元件和所述外套之间，

设置在所述外套的内腔中的缸体，所述缸体与所述射流元件对接并且与所述保护套的所述连接组件连接，

设置在所述外套的内腔中的元件压盖，所述元件压盖设置在所述射流元件的第一端。