CN108374636A - 一种钻井用双摆提速钻具 - Google Patents

一种钻井用双摆提速钻具 Download PDF

Info

Publication number
CN108374636A
CN108374636A CN201810237340.4A CN201810237340A CN108374636A CN 108374636 A CN108374636 A CN 108374636A CN 201810237340 A CN201810237340 A CN 201810237340A CN 108374636 A CN108374636 A CN 108374636A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gyro
shell
inner shaft
drilling
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810237340.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108374636B (zh
Inventor
金锋
王洪涛
文磊
林松
孙铁良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Jing Jing Zhongtai Technology Co Ltd
Original Assignee
Tianjin Jing Jing Zhongtai Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Jing Jing Zhongtai Technology Co Ltd filed Critical Tianjin Jing Jing Zhongtai Technology Co Ltd
Priority to CN201810237340.4A priority Critical patent/CN108374636B/zh
Publication of CN108374636A publication Critical patent/CN108374636A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108374636B publication Critical patent/CN108374636B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02—Fluid rotary type drives

Abstract

本发明涉及一种钻井用双摆提速钻具，包括导流帽、导流轮、涡轮、隔离筒、磁力耦合转子、耦合内轴、陀螺外壳、陀螺、流道接头、外壳、下接头，安装在钻头和钻铤之间，钻井内泥浆自泥浆进口进入，经导流帽和导流轮的导流冲击在涡轮上，涡轮快速转动，磁力耦合转子驱动耦合内轴同步旋转，耦合内轴与陀螺外壳内的陀螺相连，将旋转力传递到陀螺高速旋转，使钻井泥浆沿外壳与陀螺外壳之间的环形空间到流道接头，通过流道接头的孔洞流入下接头内，导入下一部分钻具内，效果是陀螺高速旋转减少钻头的轴向和径向摆动，稳定钻齿对地层的切削从而提高钻井速度，减少了岩石对钻齿的冲击，延长钻头寿命，同时不对已有钻井系统做任何改造就能使用。

Description

一种钻井用双摆提速钻具
技术领域
本发明涉及一种钻井提速工具，特别涉及一种钻井用双摆提速钻具。
背景技术
在井底钻进过程中的钻头并不是稳定的旋转，而是由轴向振动、径向振动、扭转振动这三种主要的运动方式，并以这三种运动方式进行组合成更多复杂的运动形式，即扰动。这些复杂的运动对钻头产生的影响如下：1. 钻齿不能均匀的切削地层，从而降低钻井速度；2. 对钻头产生巨大的冲击，影响钻头的使用寿命。如果能减少钻头的扰动，即减少钻头扰动击产生的冲击力就能显著提高钻井速度和单只钻头进尺。
目前的钻井提速工具通常采用加速钻头转动，如螺杆钻具、涡轮钻具，提高钻头振动频率，如扭力冲击器、改变钻杆振动、水力振荡器等都没有使用提高钻头工作的稳定原理来提高钻井速度和效率，对于高抗压强度和高塑性的地层提速效果不明显，因此需要设计一种新型钻井提速工具实现上述目标。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种钻井用双摆提速钻具，该钻具以钻井泥浆为动力带动陀螺高速旋转，利用陀螺稳定钻头稳定钻头轴向和径向的摆动，具体技术方案是，一种钻井用双摆提速钻具，包括导流帽、导流轮、涡轮、隔离筒、磁力耦合转子、耦合内轴、陀螺外壳、陀螺、流道接头、外壳、下接头，其特征在于：导流轮通过内螺纹、导流帽通过内螺纹依次连接在隔离筒上部的外螺纹上、导流帽压紧在导流轮上端面，磁力耦合转子轴承外环卡在磁力耦合转子内；磁力耦合转子轴承内环固定在隔离筒的卡轴上，涡轮通过下部外螺纹与磁力耦合转子上部的内螺纹连接，磁力耦合转子的内筒下部嵌有外耦合磁铁，耦合内轴外部镶嵌内耦合磁铁，耦合内轴的上部轴紧固在内轴上轴承内，内轴上轴承固定在隔离筒内，耦合内轴的下部轴紧固在内轴下轴承内，内轴下轴承固定在隔离筒内，陀螺上轴承内环卡在陀螺上轴上，陀螺上轴承外环卡在陀螺外壳内，陀螺下轴承内环卡在陀螺下轴上，陀螺下轴承外环卡固在流道接头内孔上部，陀螺上端面与耦合内轴下端面焊接，陀螺外壳上端外螺纹与隔离筒下部的内螺纹连接；陀螺外壳下部内螺纹与在流道接头的上螺纹连接，流道接头下部外螺纹与下接头的内螺纹连接；外壳上端内园面有螺纹为泥浆进口、下端有下螺纹，外壳套在隔离筒外，下接头上部外螺纹与外壳内的下螺纹螺接在一起；下接头下部螺纹与外部的钻具连接，泥浆进口与外部的钻头连接。
所述的流道接头为不同径筒，在其圆柱面上有一长园矩形孔洞。
泥浆导出方法是，钻井内泥浆自泥浆进口进入，经导流帽和导流轮的导流后冲击作用在涡轮上，涡轮在钻井泥浆的冲击下提高了转速并带动磁力耦合转子快速转动，磁力耦合转子通过磁力耦合作用驱动隔离筒内的耦合内轴同步旋转，耦合内轴与陀螺外壳内的陀螺相连，将旋转力最终传递到陀螺，驱动陀螺高速旋转，使钻井泥浆沿外壳与陀螺外壳之间的环形空间到流道接头，通过流道接头的孔洞流入下接头内，导入下一部分钻具内，同时，利用陀螺效应，即物体转动时的离心力会使自身保持平衡这一原理稳定下面钻头的运动状态，减少钻头扰动，提高钻井速度和进尺。
本发明的技术效果是，高速旋转的陀螺对钻头的运动起到抑制作用，从而减少钻头的轴向和径向摆动，稳定钻齿对地层的切削从而提高钻井速度，减少的摆动有减少了岩石对钻齿的冲击，导致钻头寿命的延长，可安装在钻头和钻铤之间，不对已有钻井系统做任何改造就能使用。
附图说明
图1为本发明结构剖视图；
图2为本发明爆炸图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种钻井用双摆提速钻具，包括导流帽2、导流轮3、涡轮4、隔离筒5、磁力耦合转子6、耦合内轴7、陀螺外壳8、陀螺9、流道接头10、外壳11、下接头12，导流轮3通过内螺纹3-1、导流帽2通过内螺纹2-1依次连接在隔离筒5上部的外螺纹5-1上、导流帽2压紧在导流轮3上端面，磁力耦合转子轴承6-2外环卡在磁力耦合转子6内；磁力耦合转子轴承6-2内环固定在隔离筒5的卡轴5-2上，涡轮4通过下部外螺纹4-1与磁力耦合转子6上部的内螺纹连接，磁力耦合转子6的内筒下部嵌有外耦合磁铁6-1，耦合内轴7外部镶嵌内耦合磁铁7-5，耦合内轴7的上部轴7-3紧固在内轴上轴承7-1内，内轴上轴承7-1固定在隔离筒5内，耦合内轴7的下部轴7-4紧固在内轴下轴承7-2内，内轴下轴承7-2固定在隔离筒5内，陀螺上轴承9-1内环卡在陀螺上轴9-3上，陀螺上轴承9-1外环卡在陀螺外壳8内，陀螺下轴承9-2内环卡在陀螺下轴9-4上，陀螺下轴承9-2外环卡固在流道接头10内孔上部，陀螺9上端面与耦合内轴7下端面焊接，陀螺外壳8上端外螺纹8-1与隔离筒5下部的内螺纹5-3连接；陀螺外壳8下部内螺纹8-2与在流道接头10的上螺纹10-1连接，流道接头下部外螺纹10-2与下接头12的内螺纹连接；其中，流道接头10的为不同径筒，再其圆柱面上有一长园矩形孔洞10-3，外壳11上端内园面有螺纹为泥浆进口1、下端有下螺纹11-2，外壳11套在隔离筒5外，下接头12上部外螺纹12-1与外壳11内的下螺纹11-2螺接在一起；下接头12下部螺纹12-2与外部的钻具连接，泥浆进口1与外部的钻头连接。
泥浆导出方法是，钻井内泥浆自泥浆进口1进入，经导流帽2和导流轮3的导流后冲击作用在涡轮4上，涡轮4在钻井泥浆的冲击下提高了转速并带动磁力耦合转子6快速转动，磁力耦合转子6通过磁力耦合作用驱动隔离筒5内的耦合内轴7同步旋转，耦合内轴7与陀螺外壳8内的陀螺9相连，将旋转力最终传递到陀螺9，驱动陀螺9高速旋转，使钻井泥浆沿外壳11与陀螺外壳8之间的环形空间到流道接头10，通过流道接头10的孔洞流入下接头12内，导入下一部分钻具内。
特点：
1.利用涡轮将泥浆的动能转化为陀螺的旋转动能
以钻杆中高速流动的泥浆带动涡轮旋转，从而为双摆提速钻具提供稳定的动力来源，实现陀螺的高速转动。
2.利用磁力耦合传递动力
由于钻头在井底的振动加速度很大，直连的传动轴会在加速度的作用下变形或疲劳断裂，利用磁力耦合传递动力，克服了振动对传动系统的影响、可靠性高。
3.高速旋转转的陀螺稳定钻头运动
利用陀螺稳定的原理减少钻头的扰动，稳定钻头运动。双摆提速钻具对钻头运动的扰动敏感，使其对钻头运动状态的改变做到了同步响应，因此使用效果良好。
4.本钻具采用螺纹连接，可安装在钻头和钻铤之间，不对已有钻井系统做任何改造就能使用。

Claims (3)

1.一种钻井用双摆提速钻具，包括导流帽（2）、导流轮（3）、涡轮（4）、隔离筒（5）、磁力耦合转子（6）、耦合内轴（7）、陀螺外壳（8）、陀螺（9）、流道接头（10）、外壳（11）、下接头（12），其特征在于：导流轮（3）通过内螺纹（3-1）、导流帽（2）通过内螺纹（2-1）依次连接在隔离筒（5）上部的外螺纹（5-1）上、导流帽（2）压紧在导流轮（3）上端面，磁力耦合转子轴承（6-2）外环卡在磁力耦合转子（6）内；磁力耦合转子轴承（6-2）内环固定在隔离筒（5）的卡轴（5-2）上，涡轮（4）通过下部外螺纹（4-1）与磁力耦合转子（6）上部的内螺纹连接，磁力耦合转子（6）的内筒下部嵌有外耦合磁铁（6-1），耦合内轴（7）外部镶嵌内耦合磁铁（7-5），耦合内轴（7）的上部轴（7-3）紧固在内轴上轴承（7-1）内，内轴上轴承（7-1）固定在隔离筒（5）内，耦合内轴（7）的下部轴（7-4）紧固在内轴下轴承（7-2）内，内轴下轴承（7-2）固定在隔离筒（5）内，陀螺上轴承（9-1）内环卡在陀螺上轴（9-3）上，陀螺上轴承（9-1）外环卡在陀螺外壳（8）内，陀螺下轴承（9-2）内环卡在陀螺下轴（9-4）上，陀螺下轴承（9-2）外环卡固在流道接头（10）内孔上部，陀螺（9）上端面与耦合内轴（7）下端面焊接，陀螺外壳（8）上端外螺纹（8-1）与隔离筒（5）下部的内螺纹（5-3）连接；陀螺外壳（8）下部内螺纹（8-2）与在流道接头（10）的上螺纹（10-1）连接，流道接头下部外螺纹（10-2）与下接头（12）的内螺纹连接；外壳（11）上端内园面有螺纹为泥浆进口（1）、下端有下螺纹（11-2），外壳（11）套在隔离筒（5）外，下接头（12）上部外螺纹（12-1）与外壳（11）内的下螺纹（11-2）螺接在一起；下接头（12）下部螺纹（12-2）与外部的钻具连接，泥浆进口（1）与外部的钻头连接。
2.如权利要求1所述的一种钻井用双摆提速钻具，其特征在于：所述的流道接头（10）为不同径筒，在其圆柱面上有一长园矩形孔洞（10-3）。
3.采用权利要求1所述的一种钻井用双摆提速钻具的泥浆导出方法，其特征在于：泥浆导出方法为，钻井内泥浆自泥浆进口（1）进入，经导流帽（2）和导流轮（3）的导流后冲击作用在涡轮（4）上，涡轮（4）在钻井泥浆的冲击下提高了转速并带动磁力耦合转子（6）快速转动，磁力耦合转子（6）通过磁力耦合作用驱动隔离筒（5）内的耦合内轴（7）同步旋转，耦合内轴（7）与陀螺外壳（8）内的陀螺（9）相连，将旋转力最终传递到陀螺（9），驱动陀螺（9）高速旋转，使钻井泥浆沿外壳（11）与陀螺外壳（8）之间的环形空间到流道接头（10），通过流道接头（10）的孔洞流入下接头（12）内，导入下一部分钻具内，同时，利用陀螺效应，即物体转动时的离心力会使自身保持平衡这一原理稳定下面钻头的运动状态，减少钻头扰动，提高钻井速度和进尺。
CN201810237340.4A 2018-03-22 2018-03-22 一种钻井用双摆提速钻具 Active CN108374636B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810237340.4A CN108374636B (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种钻井用双摆提速钻具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810237340.4A CN108374636B (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种钻井用双摆提速钻具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108374636A true CN108374636A (zh) 2018-08-07
CN108374636B CN108374636B (zh) 2019-06-11

Family

ID=63018998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810237340.4A Active CN108374636B (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种钻井用双摆提速钻具

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108374636B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112049567A (zh) * 2020-10-20 2020-12-08 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种适用于螺杆钻具的钻井提速工具

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105089492A (zh) * 2014-05-04 2015-11-25 北京六合伟业科技股份有限公司 一种陀螺效应钻井增速工具
CN105927144A (zh) * 2016-04-21 2016-09-07 西南石油大学 具有轴向冲击功能的井下提速工具
CN105927147A (zh) * 2016-07-05 2016-09-07 西南石油大学 一种冲击钻井提速工具与方法
CN205638230U (zh) * 2016-04-14 2016-10-12 中石化石油工程机械有限公司研究院 钻井提速装置
CN106499340A (zh) * 2016-11-09 2017-03-15 西南石油大学 一种液力脉冲发生装置及其操作方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105089492A (zh) * 2014-05-04 2015-11-25 北京六合伟业科技股份有限公司 一种陀螺效应钻井增速工具
CN205638230U (zh) * 2016-04-14 2016-10-12 中石化石油工程机械有限公司研究院 钻井提速装置
CN105927144A (zh) * 2016-04-21 2016-09-07 西南石油大学 具有轴向冲击功能的井下提速工具
CN105927147A (zh) * 2016-07-05 2016-09-07 西南石油大学 一种冲击钻井提速工具与方法
CN106499340A (zh) * 2016-11-09 2017-03-15 西南石油大学 一种液力脉冲发生装置及其操作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吕甲: "《双摆提速工具在新疆油田玛湖区块的试验应用》", 《化学工程与装备》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112049567A (zh) * 2020-10-20 2020-12-08 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种适用于螺杆钻具的钻井提速工具

Also Published As

Publication number Publication date
CN108374636B (zh) 2019-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208534403U (zh) 一种水平井脉冲振荡送钻装置
CN104895517B (zh) 一种涡轮驱动双阀水力振荡器
CN103291213B (zh) 一种钻井水压扭转冲击装置
CN105909177B (zh) 振扭复合冲击提速钻头
CN105239929A (zh) 利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具
CN104405287A (zh) 一种钻井用双脉冲水力振荡器
CN106121513A (zh) 一种复合冲击钻井工具
CN108104715A (zh) 基于涡轮与齿轮的扭力冲击器
CN205638230U (zh) 钻井提速装置
CN102913165B (zh) 钻井井下涡轮驱动随钻振动器
CN102454364A (zh) 一种扭转冲击钻井工具
CN106677700A (zh) 一种涡轮式连续管钻井双向振动减阻工具
CN109162634A (zh) 高频轴向脉动冲击钻井工具
CN106346052B (zh) 一种钻头直径可变的打孔机构
CN107664012A (zh) 涡轮式双向高频复合冲击器
CN105927144A (zh) 具有轴向冲击功能的井下提速工具
CN206129207U (zh) 基于涡轮与凸轮的新型振荡冲击器
CN206801458U (zh) 基于柔性齿可实现变速功能的轴向冲击工具
CN106837178A (zh) 一种高效三维冲击钻井提速器
CN208010276U (zh) 一种井下基于磁力的旋转冲击工具
CN106555551B (zh) 利用涡轮与多孔流道实现涡激振动的振荡器
CN108049803A (zh) 叶轮式差速扭力冲击器
CN107882525A (zh) 一种绳索打捞式扭转冲击取心钻具
CN106499340A (zh) 一种液力脉冲发生装置及其操作方法
CN108104714A (zh) 基于螺杆与齿轮的差速扭力冲击器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant