CN113389491A - 一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其包括外壳、钻头、水力驱动件和射流发生机构,其中,外壳的顶部与钻杆固定连接,其底部开设有出水口;钻头转动安装在外壳的底部;水力驱动件固定安装在外壳的底部,其输出端与钻头固定连接;射流发生机构固定安装在外壳内,并且射流发生机构与出水口以及水力驱动件的进水口连通。所述射流发生机构能够产生高压射流冲击岩石以进行辅助破岩,减小了钻头在破碎岩石时的所需扭矩,极大地增大了钻井速度,可以有效的提高在深层、超深层的机械钻速;并且射流发生机构还能够产生一部分水力能量以驱动水力驱动件工作并带动钻头转动破岩,以此解决连续油管不能旋转从而无法高效钻井的问题。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井设备技术领域,尤其涉及一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具。
背景技术
连续油管钻井作为一种新兴的石油钻采技术,相较于常规方法,其具有成本低、周期短、设备简单、作业可靠等优势,广泛用于石油钻采的多种场合。但是由于连续油管本身无法旋转,而地层越深,所需要的机械转速越大,因此很难在深层、超深层等可钻性较差的地层中得到广泛的应用,制约了连续油管钻井技术的发展。因此,如何寻找辅助钻具以提高连续油管在深层、超深层等可钻性较差的地层的适用性,是迫切需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,能够使得连续油管钻井技术适用于深层、超深层等可钻性较差地层的钻井作业。
为达到上述技术目的,本发明的技术方案提供一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,包括:
外壳,其顶部与钻杆固定连接,其底部开设有出水口;
钻头,转动安装在所述外壳的底部;
水力驱动件,固定安装在所述外壳的底部,其输出端与所述钻头固定连接,用于驱动所述钻头转动;
射流发生机构,固定安装在所述外壳内,并与所述出水口连通,用于在所述出水口处产生高压射流冲击岩石;所述射流发生机构也与所述水力驱动件的进水口连通,用于驱动所述水力驱动件工作以使所述钻头转动破岩。
进一步的,所述射流发生机构包括:
提升阀腔体,固定安装在所述外壳内,所述提升阀腔体的外壁与所述外壳的内壁形成一主流腔室;所述提升阀腔体底部开有提升阀主流道,底部外壁开有主流入口,所述提升阀主流道通过所述主流入口与所述主流腔室连通;
提升阀,沿竖直方向滑动安装在所述提升阀腔体内部,用于调节所述提升阀主流道中流体的流量;
升降驱动组件,活动安装在所述提升阀腔体内部,并与所述提升阀固定连接,用于驱动所述提升阀在所述提升阀腔体内部沿竖直方向作升降运动,从而开启或关闭所述提升阀主流道,并在开启所述提升阀时,在所述提升阀主流道内发生水锤效应从而喷出高压射流。
进一步的,所述提升阀腔体内开有第一安装腔、控制流上腔室、控制腔和主流腔,所述第一安装腔依次贯穿所述控制流上腔室、所述控制腔、主流腔并与所述提升阀主流道连通;
所述升降驱动组件包括:
滑套,沿竖直方向滑动安装在所述第一安装腔内,其顶部与所述控制流上腔室连通,所述提升阀固定安装在所述滑套的底部,并位于所述主流腔内;
控制锤,固定安装在所述滑套的中部,并位于所述控制腔内,所述控制锤将所述控制腔分隔成相互独立的控制腔上腔、控制锤腔和控制腔下腔;所述控制锤的上方且位于所述滑套的侧壁开有控制锤上流道,所述控制锤的下方且位于所述滑套的侧壁开有控制锤下流道,所述控制锤腔的侧壁开有控制锤流道;所述提升阀腔体的侧壁开有控制流入口,所述控制流入口的两端分别与所述控制锤腔和所述外壳的内腔连通;
导向轴套,沿竖直方向滑动安装在所述滑套内,其顶部与所述控制流上腔室连通,所述导向轴套的中部外壁开有导向轴流道,所述导向轴流道始终与所述控制锤流道连通;
所述导向轴套在所述滑套内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道与所述控制锤上流道连通时,所述高压流体经所述控制流入口进入所述控制锤腔,然后通过所述控制锤流道进入所述控制腔上腔,由于持续的流体流入,推动所述控制锤和所述提升阀下降,直至所述控制锤的顶部受所述控制腔的底部阻挡停止,此时,所述提升阀关闭所述提升阀主流道;
所述导向轴套在所述滑套内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道与所述控制锤下流道连通时,所述高压流体经所述控制流入口进入所述控制锤腔,然后通过所述控制锤流道进入所述控制锤下流道,由于持续的流体流入,推动所述控制锤和所述提升阀上升,直至所述控制锤的顶部受所述控制腔的顶部阻挡停止,此时,所述提升阀打开所述提升阀主流道。
进一步的,所述控制锤的顶端面和底端面均开有第一凹槽。
进一步的,所述提升阀腔体的顶部侧壁和底部侧壁分别开有换向流上入口和换向流下入口,所述换向流上入口的一端和所述换向流下入口的一端均与所述外壳的内腔连通;
所述滑套的顶部侧壁和底部侧壁分别开有提升阀上流道和提升阀下流道;所述滑套的顶部内壁和底部内壁分别固定设置有第一凸缘和第二凸缘;所述导向轴套的顶部和底部分别开有第一轴肩和第二轴肩,所述第一凸缘和所述第一轴肩之间形成换向腔上腔,所述第二凸缘和所述第二轴肩之间形成换向腔下腔。
进一步的,所述第一轴肩的顶端开设有第二凹槽,所述第二轴肩的底部开有第三凹槽。
进一步的,所述导向轴套的顶部侧壁以及底部侧壁均开有泄压孔;所述提升阀腔体的底部还开设有控制流下腔室,所述控制流下腔室位于所述控制腔和所述主流腔之间,所述控制流下腔室的侧壁开有泄压通道,所述泄压通道与所述外壳的内腔连通,所述泄压通道中固定安装有单向阀,只允许所述控制流下腔室内的流体流向所述外壳的内腔;所述滑套的底部侧壁开有提升阀泄压口,所述滑套的内腔通过所述提升阀泄压口始终与所述控制流下腔室连通。
进一步的,所述提升阀腔体上沿竖直方向开设有控制流道,所述换向流上入口、所述换向流下入口以及所述控制流入口均与所述控制流道连通。
进一步的,所述外壳的底部固定连接有钻头接箍,所述钻头转动安装在所述钻头接箍的外侧,所述钻头的内壁和所述钻头接箍的外壁形成一环腔,所述环腔与所述外壳的内腔相通,所述水力驱动件固定安装在所述环腔内部,并且所述水力驱动件为涡轮;所述环腔与所述射流发生机构连通,向所述环腔通入高压流体,所述水力驱动件即能够工作并驱动所述钻头转动。
进一步的,所述钻头接箍沿竖直方向开有主流泄压流道,所述主流泄压流道的一端与所述环腔连通,另一端穿过所述提升阀腔体与所述主流腔连通。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
所述用于连续油管作业的辅助破岩钻具中,所述射流发生机构能够在所述钻头工作前或工作时,喷出高压射流辅助破岩,减小了所述钻头在破碎岩石时的所需扭矩,极大地增大了钻井速度,可以有效的提高在深层、超深层的机械钻速;同时,所述射流发生机构在冲击破坏岩石时,会产生漫流,达到清洗井底的效果,改善井底流场,提高钻井效率。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具的结构示意图;
图2是图1中A-A截面的断面图;
图3是该实施例中提升阀开启并且将要向下关闭提升阀主流道,导向轴套处于上位的状态示意图;
图4为该实施例中提升阀已经关闭提升阀主流道,导向轴套向下移动的状态示意图;
图5为该实施例中导向轴套移动至最下端,提升阀将要向上移动的状态示意图;
图6为该实施例中提升阀打开提升阀主流道,并且提升阀位于最上端,导向轴套将要向下移动的状态示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供了一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其结构如图1所示,包括外壳1、钻头2、水力驱动件3和射流发生机构4,其中,所述外壳1的顶部与钻杆固定连接,其底部开设有出水口10;所述钻头2转动安装在所述外壳1的底部;所述水力驱动件3固定安装在所述外壳1的底部,且其输出端与所述钻头2固定连接,用于驱动所述钻头2转动;所述射流发生机构4固定安装在所述外壳1内,并且所述射流发生机构4与所述出水口10连通,用于在所述出水口10处产生高压射流冲击岩石;同时,所述射流发生机构4也与所述水力驱动件3的进水口连通,用于驱动所述水力驱动件3工作以使所述钻头2转动破岩。
需要说明的是,钻杆是钻孔工具中连接、用以传递动力的杆件,其用途是将钻探泥浆运送到钻头,并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置。由于钻井设备中设置钻杆为常规技术,此处不再赘述。
在具体的实施例中,射流发生机构4至少包括进水端、加压组件和出水端,其中,加压组件用于将进水端的来水加压形成高压水流,然后通过出水端排出。
本发明提供的所述用于连续油管作业的辅助破岩钻具中,所述射流发生机构4能够产生高压射流冲击岩石以进行辅助破岩,相应的,就减小了所述钻头2在破碎岩石时的所需扭矩,极大地增大了钻井速度,可以有效的提高在深层、超深层的机械钻速;并且所述射流发生机构4还能够产生一部分水力能量以驱动所述水力驱动件3工作并带动所述钻头2转动破岩,以此解决连续油管不能旋转从而无法高效钻井的问题;同时,所述射流发生机构4在冲击岩石时,会产生漫流,达到清洗井底的效果,改善井底流场,提高钻井效率。
作为优选的实施例,所述射流发生机构4包括提升阀腔体41、提升阀42和升降驱动组件43,所述提升阀腔体41固定安装在所述外壳1内,所述提升阀腔体41的外壁与所述外壳1的内壁形成一主流腔室44;所述提升阀腔体41底部开有提升阀主流道411,底部外壁开有主流入口412,所述提升阀主流道411通过所述主流入口412与所述主流腔室44连通;所述提升阀42沿竖直方向滑动安装在所述提升阀腔体41内部,用于调节所述提升阀主流道411中流体的流量;所述升降驱动组件43活动安装在所述提升阀腔体41内部,并与所述提升阀42固定连接,用于驱动所述提升阀42在所述提升阀腔体41内部沿竖直方向作升降运动,从而开启或关闭所述提升阀主流道411,并在开启所述提升阀42时,在所述提升阀主流道411内发生水锤效应从而喷出高压射流。
所述射流发生机构4中,所述升降驱动组件43能够带动所述提升阀42在所述提升阀腔体41内部沿竖直方向作升降运动,并利用在开启所述提升阀42时的水锤效应,通过在短时间改变流量的方式,产生巨大的水压,在所述提升阀主流道411内形成高压射流并流出,达到冲击岩石的目的;该过程对钻井液水力能量要求不高,由于连续油管作业对钻井液压力损耗小,因此该工具可用于深井、超深井钻井作业中。
作为优选的实施例,请参照图2,所述外壳1的内腔顶部固定安装有扶正器6,所述提升阀腔体41的顶端固定套设在所述扶正器6内。
作为优选的实施例,请继续参照图1,所述提升阀腔体41内开有第一安装腔413、控制流上腔室410、控制腔414和主流腔415,所述第一安装腔413依次贯穿所述控制流上腔室410、所述控制腔414、主流腔415并与所述提升阀主流道411连通。
所述升降驱动组件43包括滑套431、控制锤432和导向轴套433,所述滑套431沿竖直方向滑动安装在所述第一安装腔413内,其顶部与所述控制流上腔室410连通,所述提升阀42固定安装在所述滑套421的底部,并位于所述主流腔415内;所述控制锤432固定安装在所述滑套431的中部,并位于所述控制腔414内,所述控制锤432将所述控制腔414分隔成相互独立的控制腔上腔4141、控制锤腔4142和控制腔下腔4143;所述控制锤432的上方且位于所述滑套431的侧壁开有控制锤上流道4314,所述控制锤432的下方且位于所述滑套431的侧壁开有控制锤下流道4315,所述控制锤腔4142的侧壁开有控制锤流道4316;所述提升阀腔体41的侧壁开有控制流入口45,所述控制流入口45的两端分别与所述控制锤腔4142和所述外壳1的内腔连通;所述导向轴套433沿竖直方向滑动安装在所述滑套431内,其顶部与所述控制流上腔室410连通,所述导向轴套433的中部外壁开有导向轴流道4331,所述导向轴流道4331始终与所述控制锤流道4316连通。
所述导向轴套433在所述滑套431内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道4331与所述控制锤上流道4314连通时,所述高压流体经所述控制流入口45进入所述控制锤腔4142,然后通过所述控制锤流道4316进入所述控制腔上腔4141,由于持续的流体流入,推动所述控制锤432和所述提升阀42下降,直至所述控制锤432的顶部受所述控制腔414的底部阻挡停止,此时,所述提升阀42关闭所述提升阀主流道411。
所述导向轴套433在所述滑套431内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道4331与所述控制锤下流道4315连通时,所述高压流体经所述控制流入口45进入所述控制锤腔4142,然后通过所述控制锤流道4316进入所述控制锤下流道4315,由于持续的流体流入,推动所述控制锤432和所述提升阀42上升,直至所述控制锤432的顶部受所述控制腔414的顶部阻挡停止,此时,所述提升阀42打开所述提升阀主流道411。
作为优选的实施例,所述控制锤432的顶端面和底端面均开有第一凹槽4320,便于流体流入所述控制腔上腔4141或所述控制腔下腔4143。
作为优选的实施例,请继续参照图1,所述提升阀腔体41的顶部侧壁和底部侧壁分别开有换向流上入口416和换向流下入口417,所述换向流上入口416的一端和所述换向流下入口417的一端均与所述外壳1的内腔连通;
所述滑套431的顶部侧壁和底部侧壁分别开有提升阀上流道4311和提升阀下流道4312;所述滑套431的顶部内壁和底部内壁分别固定设置有第一凸缘4317和第二凸缘4318;所述导向轴套433的顶部和底部分别开有第一轴肩4332和第二轴肩4333,所述第一凸缘4317和所述第一轴肩4332之间形成换向腔上腔4334,所述第二凸缘4318和所述第二轴肩4333之间形成换向腔下腔4335。
作为优选的实施例,所述第一轴肩4332的顶端开设有第二凹槽43320,所述第二轴肩4333的底部开有第三凹槽43330。在所述第一轴肩4332的上端面接触所述第一凸缘4317时,所述第二凹槽43320能够方便控制流流入所述换向腔上腔4334;在所述第二轴肩4333的下端面接触所述第二凸缘4318时,所述第三凹槽43330能够方便控制流流入所述换向腔下腔4335。
作为优选的实施例,所述导向轴套433的顶部侧壁以及底部侧壁均开有泄压孔4336;所述提升阀腔体41的底部还开设有控制流下腔室418,所述控制流下腔室418位于所述控制腔414和所述主流腔415之间,所述控制流下腔室418的侧壁开有泄压通道4180,所述泄压通道4180与所述外壳1的内腔连通,所述泄压通道4180中固定安装有单向阀,只允许所述控制流下腔室418内的流体流向所述外壳1的内腔;所述滑套431的底部侧壁开有提升阀泄压口4319,所述滑套431的内腔通过所述提升阀泄压口4319始终与所述控制流下腔室418连通。
作为优选的实施例,所述提升阀腔体41上沿竖直方向开设有控制流道419,所述换向流上入口416、所述换向流下入口417以及所述控制流入口45均与所述控制流道419连通。
作为优选的实施例,所述外壳1的底部固定连接有钻头接箍5,所述钻头2转动安装在所述钻头接箍5的外侧,所述钻头2的内壁和所述钻头接箍5的外壁形成一环腔51,所述环腔51与所述外壳1的内腔相通,所述水力驱动件3固定安装在所述环腔51内部,并且所述水力驱动件3为涡轮;所述环腔51与所述射流发生机构4连通,向所述环腔51通入高压流体,所述水力驱动件3即能够工作并驱动所述钻头2转动。
作为优选的实施例,所述钻头接箍5沿竖直方向开有主流泄压流道52,所述主流泄压流道52的一端与所述环腔51连通,另一端穿过所述提升阀腔体41与所述主流腔415连通。
工作原理:
如图3所示为所述提升阀42开启并且将要向下关闭所述提升阀主流道411,所述导向轴套433处于上位的状态示意图。钻井液由钻杆流入所述外壳1的腔体内,经所述扶正器6流入所述主流腔室44,钻井液在所述主流腔室44中经所述主流入口412进入所述主流腔415,由于所述提升阀42开启,钻井液经所述提升阀主流道411流出至所述钻头2外部。控制流体经所述控制流道419流入,由于所述导向轴套433处于上位状态,所述控制腔上腔4141与所述控制锤腔4142连通,流入所述控制流道419的控制流体经所述控制流入口45流入所述控制腔上腔4141,由于持续的流体流入,流体对所述控制锤432形成一个向下的推力,推动所述提升阀42向下移动直至完全关闭所述提升阀主流道411。在所述提升阀42下移过程中,所述换向流下入口417和所述换向腔下腔4335始终保持连通,使得流体始终对所述导向轴套433产生一个向上的推力,用于保持所述控制腔上腔4141与所述控制锤腔4142连通,确保能对所述控制锤432始终形成一个向下的推力,以使所述提升阀42下移至最底部关闭所述提升阀主流道411。
如图4所示为所述提升阀42已经关闭所述提升阀主流道411,所述导向轴套433向下移动的状态示意图。在所述提升阀42关闭所述提升阀主流道411的过程中,所述滑套431带动所述导向轴套433向下移动,使所述换向流上入口416与所述提升阀上流道4311连通,控制流经所述换向流上入口416流入所述换向腔上腔4334,由于流体的持续流入,流体对所述第一轴肩4332的上端面产生向下的推力,使所述导向轴套433向下移动,直至所述导向轴套433移动至最下端;在所述导向轴套433向下移动过程中,将阻断所述控制腔上腔4141与所述控制锤腔4142的连通,并使所述控制腔下腔4143与所述控制锤腔4142连通。此时,由于所述提升阀42关闭了所述提升阀主流道411,使得所述主流泄压流道52与所述主流腔415连通,钻井液经所述主流泄压流道52通向所述述环腔51,驱动所述水力驱动件3,以带动所述钻头2转动,最后从所述环腔51的底部流出。同时,由于所述主流泄压流道52与所述主流腔415连通,能够防止所述提升阀42在突然关闭所述提升阀主流道411时产生的水锤效应对所述提升阀42和所述滑套431内壁等部件的损害。
如附图5所示为所述导向轴套433移动至最下端,所述提升阀42将要向上移动的状态示意图。当所述导向轴套433移动至最下端,即所述第二轴肩4333的下端面和所述第二凸缘4318的顶部接触,此时所述控制锤腔4142和所述控制腔下腔4143连通,流体不断的进入所述控制腔下腔4143中,推动所述控制锤432和所述滑套431向上移动,直至到达最高处;并且,所述控制锤上流道4314与位于顶部的所述泄压孔4336连通,所述换向腔下腔4335与所述提升阀下流道4312连通,原本存在于所述控制腔上腔4141中的流体经所述控制锤上流道4314和所述泄压孔4336流入所述滑套431内部,并流入所述控制流下腔室418;原本存在于所述换向腔下腔4335经所述提升阀下流道4312流入所述控制流下腔室418。期间,所述换向腔上腔4334与所述换向流上入口416一直连通,确保所述换向腔上腔4334内一直有流体,对所述述导向轴套433持续施加向下的力,使所述导向轴套433一直位于所述滑套431的最底部,以确保所述控制锤腔4142和所述控制腔下腔4143连通。
如图6所示为所述提升阀42打开所述提升阀主流道411,并且所述提升阀42位于最上端,所述导向轴套433将要向下移动的状态示意图。此时,流体流入所述控制腔下腔4143,推动所述控制锤432和所述滑套431向上移动,所述提升阀上流道4311与所述控制流上腔室410连通,原本存在于所述换向腔上腔4334中的流体流入所述控制流上腔室410,经所述导向轴套433和所述滑套431的内腔流入所述控制流下腔室418,并经所述泄压通道4180流入所述主流腔室44。所述换向流下入口417和所述提升阀下流道4312连通,流体进入所述换向腔下腔4335,推动所述导向轴套433向上移动,直至所述第一轴肩4332的顶端接触所述第一凸缘4317,请参照图2,在此过程中,由于所述导向轴套433的移动,使所述控制腔下腔4143与所述控制锤腔4142阻断,并使所述控制腔上腔4141与所述控制锤腔4142连通,流体进入所述控制腔上腔4141;并使所述控制锤下流道4315与位于底部的所述泄压孔4336连通,原本存在于所述控制腔下腔4143的流体经所述控制锤下流道4315和所述泄压孔4336进入所述导向轴套433内部,并流入所述控制流下腔室418,最终流入所述主流腔室44完成泄压。
重复上述过程,在这一过程中,由于所述提升阀42频繁地快速关闭和打开所述提升阀主流道411,在关闭和打开所述提升阀主流道411时产生了水锤效应,并利用打开所述提升阀主流道411时产生的水锤效应形成高压射流,并从所述提升阀主流道411喷射出,破碎岩石;由于在所述主流腔415的外壁连通有所述主流泄压流道52,在关闭所述提升阀主流道411时,流体能够从所述主流泄压流道52流出,减小了关闭所述提升阀主流道411时产生的水锤效应,避免对所述提升阀42产生冲击损坏,并利用这部分的水力驱动所述水力驱动件3,从而带动所述钻头2转动破碎岩石。此外,由于在重复上述过程中,所述钻头2的转动是不连续的,可以有效的减小摩擦,加快钻井速度;并且由于所述提升阀42自身的重力作用,所述提升阀42关闭的过程会比打开的过程快,可以有效地形成连续流动,并在短时间内关闭所述提升阀主流道411。
本发明提供的所述用于连续油管作业的辅助破岩钻具中,所述射流发生机构4通过循环介质的水力能量产生周期性的脉冲射流,并利用脉冲射流中的水力能量冲击岩石,实现辅助破岩的目的;在冲击岩石时,产生的漫流也能够清洗井底,改善井底流场,加快钻井效率;并且在脉冲射流的间隙也会产生一部分水力能量,用于驱动所述钻头2转动破岩,以此解决连续油管不能旋转从而无法高效钻井的问题;并且由于辅助破岩和驱动所述钻头2转动破岩分别单独进行,使得该工具可以有效与MWD等仪器使用,为钻井提供良好的保障。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,包括:
外壳,其顶部与钻杆固定连接,其底部开设有出水口;
钻头,转动安装在所述外壳的底部;
水力驱动件,固定安装在所述外壳的底部,其输出端与所述钻头固定连接,用于驱动所述钻头转动;
射流发生机构,固定安装在所述外壳内,并与所述出水口连通,用于在所述出水口处产生高压射流冲击岩石;所述射流发生机构也与所述水力驱动件的进水口连通,用于驱动所述水力驱动件工作以使所述钻头转动破岩。
2.根据权利要求1所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述射流发生机构包括:
提升阀腔体,固定安装在所述外壳内,所述提升阀腔体的外壁与所述外壳的内壁形成一主流腔室;所述提升阀腔体底部开有提升阀主流道,底部外壁开有主流入口,所述提升阀主流道通过所述主流入口与所述主流腔室连通;
提升阀,沿竖直方向滑动安装在所述提升阀腔体内部,用于调节所述提升阀主流道中流体的流量;
升降驱动组件,活动安装在所述提升阀腔体内部,并与所述提升阀固定连接,用于驱动所述提升阀在所述提升阀腔体内部沿竖直方向作升降运动,从而开启或关闭所述提升阀主流道,并在开启所述提升阀时,在所述提升阀主流道内发生水锤效应从而喷出高压射流。
3.根据权利要求2所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述提升阀腔体内开有第一安装腔、控制流上腔室、控制腔和主流腔,所述第一安装腔依次贯穿所述控制流上腔室、所述控制腔、主流腔并与所述提升阀主流道连通;
所述升降驱动组件包括:
滑套,沿竖直方向滑动安装在所述第一安装腔内,其顶部与所述控制流上腔室连通,所述提升阀固定安装在所述滑套的底部,并位于所述主流腔内;
控制锤,固定安装在所述滑套的中部,并位于所述控制腔内,所述控制锤将所述控制腔分隔成相互独立的控制腔上腔、控制锤腔和控制腔下腔;所述控制锤的上方且位于所述滑套的侧壁开有控制锤上流道,所述控制锤的下方且位于所述滑套的侧壁开有控制锤下流道,所述控制锤腔的侧壁开有控制锤流道;所述提升阀腔体的侧壁开有控制流入口,所述控制流入口的两端分别与所述控制锤腔和所述外壳的内腔连通;
导向轴套,沿竖直方向滑动安装在所述滑套内,其顶部与所述控制流上腔室连通,所述导向轴套的中部外壁开有导向轴流道,所述导向轴流道始终与所述控制锤流道连通;
所述导向轴套在所述滑套内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道与所述控制锤上流道连通时,所述高压流体经所述控制流入口进入所述控制锤腔,然后通过所述控制锤流道进入所述控制腔上腔,由于持续的流体流入,推动所述控制锤和所述提升阀下降,直至所述控制锤的顶部受所述控制腔的底部阻挡停止,此时,所述提升阀关闭所述提升阀主流道;
所述导向轴套在所述滑套内沿竖直方向滑动至所述导向轴流道与所述控制锤下流道连通时,所述高压流体经所述控制流入口进入所述控制锤腔,然后通过所述控制锤流道进入所述控制锤下流道,由于持续的流体流入,推动所述控制锤和所述提升阀上升,直至所述控制锤的顶部受所述控制腔的顶部阻挡停止,此时,所述提升阀打开所述提升阀主流道。
4.根据权利要求3所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述控制锤的顶端面和底端面均开有第一凹槽。
5.根据权利要求3所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述提升阀腔体的顶部侧壁和底部侧壁分别开有换向流上入口和换向流下入口,所述换向流上入口的一端和所述换向流下入口的一端均与所述外壳的内腔连通;
所述滑套的顶部侧壁和底部侧壁分别开有提升阀上流道和提升阀下流道;所述滑套的顶部内壁和底部内壁分别固定设置有第一凸缘和第二凸缘;所述导向轴套的顶部和底部分别开有第一轴肩和第二轴肩,所述第一凸缘和所述第一轴肩之间形成换向腔上腔,所述第二凸缘和所述第二轴肩之间形成换向腔下腔。
6.根据权利要求5所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述第一轴肩的顶端开设有第二凹槽,所述第二轴肩的底部开有第三凹槽。
7.根据权利要求3所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述导向轴套的顶部侧壁以及底部侧壁均开有泄压孔;所述提升阀腔体的底部还开设有控制流下腔室,所述控制流下腔室位于所述控制腔和所述主流腔之间,所述控制流下腔室的侧壁开有泄压通道,所述泄压通道与所述外壳的内腔连通,所述泄压通道中固定安装有单向阀,只允许所述控制流下腔室内的流体流向所述外壳的内腔;所述滑套的底部侧壁开有提升阀泄压口,所述滑套的内腔通过所述提升阀泄压口始终与所述控制流下腔室连通。
8.根据权利要求7所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述提升阀腔体上沿竖直方向开设有控制流道,所述换向流上入口、所述换向流下入口以及所述控制流入口均与所述控制流道连通。
9.根据权利要求3所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述外壳的底部固定连接有钻头接箍,所述钻头转动安装在所述钻头接箍的外侧,所述钻头的内壁和所述钻头接箍的外壁形成一环腔,所述环腔与所述外壳的内腔相通,所述水力驱动件固定安装在所述环腔内部,并且所述水力驱动件为涡轮;所述环腔与所述射流发生机构连通,向所述环腔通入高压流体,所述水力驱动件即能够工作并驱动所述钻头转动。
10.根据权利要求9所述的一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具,其特征在于,所述钻头接箍沿竖直方向开有主流泄压流道,所述主流泄压流道的一端与所述环腔连通,另一端穿过所述提升阀腔体与所述主流腔连通。
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