CN111648723A - 一种液体动力冲击马达的方法及其装置 - Google Patents

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王国新
许宪军
白建松
张彪
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24—Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses

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Abstract

本发明涉及改变钻井工程技术和工艺技术中动力冲击马达的方法与装置，特别是一种液体动力冲击马达的方法及其装置；提供了一种液体动力冲击马达的方法及其装置，该钻井动力马达是上部与钻具连接，下部与PDC钻头连接。特别是直接连接在钻头和钻挺上，不需要任何外力，只靠钻井泥浆循环压力，驱动钻井动力马达，辅助钻头破岩，减少岩屑重复切削，消除钻头粘滑现象，提高破岩效率。

Description

一种液体动力冲击马达的方法及其装置
技术领域
本发明涉及改变钻井工程技术和工艺技术中动力冲击马达的方法与装置，特别是一种液体动力冲击马达的方法及其装置。
背景技术
目前：在美国和加拿大的种类较多，主要有：以空气介质的旋转冲击马达，低密度介质旋转冲击马达，机械旋转冲击马达。这些冲击马达原理各不相同，适应性差别较大，均为需要对各种动力马达进行特殊加工。由于结构复杂，再进行特殊处理，增加制造成本费用和时间。空气动力旋转冲击马达的缺点：1.动力不足。2.适用范围小。低密度介质旋转冲击马达，结构复杂，不利维修。工具过长，不利于现场施工和运输。机械旋转冲击马达，轴向冲击力过大，容易造成钻具疲劳和钻头复合片的疲劳损坏、断齿。目前尚没有将上述动力马达的优点整合在一起工具出现，用于加快钻井速度，降低钻井生产成本，形成新的综合性钻井新技术。
发明内容
本发明的发明目的是，提供了一种液体动力冲击马达的方法及其装置，该钻井动力马达是上部与钻具连接，下部与PDC钻头连接。特别是直接连接在钻头和钻挺上，不需要任何外力，只靠钻井泥浆循环压力，驱动钻井动力马达，辅助钻头破岩，减少岩屑重复切削，消除钻头粘滑现象，提高破岩效率，进而为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种液体动力冲击马达的方法：利用钻井液高压循环时，液体通过马达内腔的启动阀提高机械钻速；马达启动阀处于高压区时，启动阀通过喷嘴在力的作用下，向低压区转动；当启动阀处于高压区时，启动阀通过喷嘴在力的作用下，向低压区转动；动力马达腔内高低压不断变化，启动阀带动冲击锤随压力的变化不断左右摆动撞击冲击座，产生周向扭力、振动和轴向振动。给钻头提供源源不断的冲击力和旋转扭力，大大改变了PDC钻头在井下的切削环境。有利于保护PDC钻头，提高机械钻速，减少钻具疲劳损坏。解决了PDC钻头在中硬地层钻井过程中机械钻速慢，磨损严重等问题。
为了实现上述方法，本发明特别设计了：液体动力冲击马达：所述液体动力冲击马达内腔设：上接头、启动阀、冲击座、冲击锤和下接头；其中：所述冲击座两端设上接头与下接头；所述冲击座内设冲击锤和启动阀，其中：冲击锤与上接头之间设上分流盖板，冲击锤与下接头之间设下分流承重盖板。所述启动阀与下分流承重盖板之间设有密封圈和喷嘴。所述下接头与钻头相连。
在钻井作业中当钻井液高压循环时，所述液体通过马达中心的启动阀与冲击锤、冲击座时，产生不断变化的高压区和低压区；当启动阀处于高压区时，启动阀通过喷嘴在力的作用下，向低压区转动；启动阀旋转35度角带动冲击锤旋转80度，冲击锤撞击冲击座到达死点；同时马达启动阀腔内流道改变，启动阀在液体动力的作用下反向旋转；由于动力马达腔内高低压不断变化，启动阀带动冲击锤随压力的变化不断左右摆动撞击冲击座，产生周向扭力、振动和轴向振动。液体动力给钻头提供源源不断的冲击力和旋转扭力，大大改变了PDC钻头在井下的切削环境。有利于保护PDC钻头，提高机械钻速，减少钻具疲劳损坏。解决了PDC钻头在中硬地层钻井过程中机械钻速慢，磨损严重等问题。
本发明所述的液体动力冲击马达，主要部件是启动阀、冲击锤和冲击座，利用启动阀与冲击锤之间流道变化的压力差，产生的周向扭力，使启动阀左右摆动，带动冲击锤不断撞击冲击座，提供源源不断的周向扭力和轴向冲击力。
特别是直接连接在钻头和钻挺上，不需要任何外力，只靠钻井泥浆循环压力，驱动钻井动力马达，辅助钻头破岩，减少岩屑重复切削，消除钻头粘滑现象，提高破岩效率，进而提高机械钻速。
本发明中液体动力冲击马达的结构简单，动力十足。体型短小有利于运输和安装。有效解决钻井过程中PDC钻头重复切削和粘滑问题。
附图1所示：图中为液体动力冲击马达的结构示意图。
图中所示：上接头1、冲击座2、上分流盖板3、冲击锤4、启动阀5、喷嘴6、密封圈7、下分流承重盖板8、下接头9、马达内腔10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1中所示：液体动力冲击马达：包括：上接头1、启动阀5、冲击座2、冲击锤4和下接头9；图1中所示：冲击座2两端设上接头1与下接头9；图1中所示：冲击座2内冲击锤4，其中：冲击锤4与上接头1之间设上分流盖板3，冲击锤4与下接头9之间设下分流承重盖板8。图1中所示：冲击锤4与马达内腔10设有启动阀5。图1中所示：启动阀5与下分流承重盖板8之间设有密封圈7和喷嘴6。
在钻井作业中当钻井液高压循环时，所述液体通过马达中心的启动阀与冲击锤、冲击座时，产生不断变化的高压区和低压区；当启动阀处于高压区时，启动阀通过喷嘴在力的作用下，向低压区转动；启动阀旋转35度角带动冲击锤旋转80度，冲击锤撞击冲击座到达死点；同时马达启动阀腔内流道改变，启动阀在液体动力的作用下反向旋转；由于动力马达腔内高低压不断变化，启动阀带动冲击锤随压力的变化不断左右摆动撞击冲击座，产生周向扭力、振动和轴向振动。
液体冲击力给钻头提供源源不断的冲击力和旋转扭力，大大改变了PDC钻头在井下的切削环境。有利于保护PDC钻头，提高机械钻速，减少钻具疲劳损坏。解决了PDC钻头在中硬地层钻井过程中机械钻速慢，磨损严重等问题。
本发明所述的液体动力冲击马达在油田勘探开发过程中，有效改善钻头在井下的工况环境，提高机械钻速，减少钻井周期，节约成本；该液体动力冲击马达还适用于其他工业工程中使用。

Claims (5)

1.一种液体动力冲击马达的方法：其特征在于，动力冲击马达利用钻井液高压循环，液体通过马达内腔的启动阀提高机械钻速；马达启动阀处于高压区时，启动阀通过喷嘴在力的作用下，向低压区转动；当启动阀处于高压区时，启动阀通过喷嘴在力的作用下，向低压区转动；动力马达腔内高低压不断变化，启动阀带动冲击锤随压力的变化不断左右摆动撞击冲击座，产生周向扭力、振动和轴向振动。
2.根据权利要求1所述的液体动力冲击马达的方法：其特征在于，所述液体通过马达中心的启动阀与冲击锤、冲击座时，产生不断变化的高压区和低压区；当启动阀处于高压区时，启动阀通过喷嘴在力的作用下，向低压区转动；启动阀旋转35度角带动冲击锤旋转80度，冲击锤撞击冲击座到达死点；同时马达启动阀腔内流道改变，启动阀在液体动力的作用下反向旋转；由于动力马达腔内高低压不断变化，启动阀带动冲击锤随压力的变化不断左右摆动撞击冲击座，产生周向扭力、振动和轴向振动。
3.一种液体动力冲击马达，所述液体动力冲击马达内腔设：上接头、启动阀、冲击座、冲击锤和下接头；其特征在于：所述冲击座两端设上接头与下接头；所述冲击座内设冲击锤和启动阀。
4.根据权利要求3所述的液体动力冲击马达，其特征在于，所述冲击锤与上接头之间设上分流盖板，所述冲击锤与下接头之间设下分流承重盖板。
5.根据权利要求3所述的液体动力冲击马达，其特征在于，所述启动阀与下分流承重盖板之间设有密封圈和喷嘴。
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