CN207348824U - 一种钻头压降控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种钻头压降控制装置，在喷射钻井施工中应用，可调节钻头的水力压降。本装置包括节流套和弹簧，节流套与循环套螺纹连接后安装在外筒内，外筒与下接头连接；弹簧安装在外筒与节流套之间的环空内，该弹簧的下端由外筒上的支撑销支撑，外筒的筒体上设有循环孔、循环套的筒体上设有泄流孔，循环孔与泄流孔在轴向上对应、构成本装置的侧向通道。本实用新型结构简单，工具长度小，工况适应性好，不但可以用来控制喷射钻井的钻头压降，也可以用于处理钻井过程中出现的井漏、沉砂等井下复杂情况。本装置设计合理，工作性能可靠，具有很好的使用效果并能取得很好经济效益和社会效益。

Description

一种钻头压降控制装置

技术领域

本实用新型属于石油工业钻具的水力压降调整装置，特别是一种钻头压降控制装置，在喷射钻井施工中应用，可调节钻头的水力压降。

背景技术

高压喷射钻井技术是提高钻井速度的有效手段，通过优化水力参数，使井底获得最大的钻头水功率，能达到最优的井底净化效果和提高机械钻速之目的，提高钻头水力参数的主要途径之一就是增大钻头水力压降，钻头水力压降是指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力降低的值，简称钻头水力压降。喷射钻井存在临界应用井深，超过临界井深循环压耗增加。要想获得占总泵压2/3以上的钻头水力压降，在额定泵压的限制下，最好的办法是降低排量，减小钻头喷嘴直径，但在非钻进循环或处理井下复杂情况需要提高排量时，过小的钻头喷嘴又限制了排量提升范围。为解决这一问题，可以在钻头上部安装一个压降控制装置，能够打开旁通阀调节排量，从而控制钻头的水力压降。申请日为2015年9月17日，公开日为2015年12月9日，专利号为201510594268.7，公开了一种随钻井下旁通阀，该工具包括井下开关阀、打开镖、关闭镖和投镖接收装置，井下开关阀内设有能上下滑动的阀芯，上顶阀芯的回复弹簧，打开镖能通过张开的弹性挡块支撑在阀芯内，可以通过打压打开侧向旁通阀，投入关闭镖可以使打开镖的弹性挡块收回，打开镖与关闭镖一起滑出阀芯到达工具底部的收纳装置，阀芯在回复弹簧的作用下关闭侧向旁通阀，依此原理可以多次重复开关旁通阀。该发明主要用于处理钻井过程中出现的井漏和水平井段的沉砂，通过打开旁通阀进行堵漏与冲砂，处理完毕关闭旁通阀继续钻进。该工具也可用于高压喷射钻井，用来调节排量、控制钻头水力压降，但存在以下问题：旁通阀的开关次数受工具本身对打开镖与关闭镖的容纳数量限制；应用于井深大于3000m的喷射钻井时，泵送打开镖与关闭镖会耗费大量时间，影响正常钻进，降低钻井效率；工具底部的收纳装置接收打开镖与关闭镖后，中间流道被堵塞，钻井液会通过周围的夹壁腔流向井底，对钻井循环排量有极大限制，影响正常钻进。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种钻头压降控制装置，能够根据钻井排量的大小产生的不同节流压差自动打开或关闭侧向通道，调节钻井排量，从而实现对钻头水力压降的控制，以满足不同钻井工况的要求。

本实用新型的技术解决方案是：一种钻头压降控制装置包括节流套和弹簧，节流套与循环套螺纹连接后安装在外筒内，外筒与下接头连接；弹簧安装在外筒与节流套之间的环空内，该弹簧的下端由外筒上的支撑销支撑，外筒的筒体上设有循环孔、循环套的筒体上设有泄流孔，循环孔与泄流孔在轴向上对应、构成本装置的侧向通道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用节流压差可自动打开或关闭本工具以调节钻具排量，不需另外投球或投入打开装置，节省非生产时间，且开关次数没有限制；打开与关闭状态下的本工具内通径均保持一致，不会对钻井排量产生限制；结构简单，工具长度小，工况适应性好，不但可以用来控制喷射钻井的钻头压降，也可以用于处理钻井过程中出现的井漏、沉砂等井下复杂情况。本实用新型设计合理，工作性能可靠，具有很好的使用效果并能取得很好经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详述本实用新型，并非限制本实用新型的保护范围。以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，其他运用本实用新型的等效变化，均应属于本实用新型的保护范围。

参见图1，一种钻头压降控制装置包括节流套2和弹簧3，节流套2与循环套5螺纹连接后安装在外筒1内，外筒1与下接头10连接；弹簧3安装在外筒1与节流套2之间的环空内，该弹簧3的下端由外筒1上的支撑销4支撑，外筒1的筒体上设有循环孔7、循环套5的筒体上设有泄流孔6，循环孔7与泄流孔6在轴向上对应、构成本装置的侧向通道。

所述泄流孔6设在循环套5的上部外圆中，循环套5的下部外圆设有导向轨道8，该导向轨道8是轴向轨道、由外筒1下部的导向销钉9限位，使循环套5不能周向转动，确保循环套5的泄流孔6与外筒1的循环孔7能够在轴向上准确地一一对齐。

所述支撑销4设在外筒1中的循环套5上方，循环孔7设在支撑销4与导向销钉9之间的外筒1中，循环孔7斜向设置在外筒1中、至少设有三个。

所述泄流孔6与循环孔7在轴向上的位置和设置数量一致，当导向轨道8的上端面滑行至导向销钉9时，泄流孔6与循环孔7对齐，此时本工具的节流压差最大。关闭状态下，循环套5的泄流孔6与外筒1的循环孔7错开，本工具内外不连通。当本工具的节流压差达到设计值，节流套2推动弹簧3下行，使泄流孔6与循环孔7对接，泄流孔6与循环孔7的重合度根据本工具节流压差的大小决定，当节流压差最大时，导向轨道8的上端面顶在导向销钉9上，此时泄流孔6与循环孔7对齐，侧向通道完全打开，钻具的水力压降最小。

所述节流套2的上部内圆设有倒角，该倒角的角度设定在40度－65度之间。

所述外筒1上部的内螺纹与钻杆连接，下接头10下部的外螺纹与钻杆接箍连接，本装置通过外筒1和下接头10连接在钻井管柱底部钻具组合中钻头的上方。

当高压喷射钻井到达临界井深以下时，将本实用新型连接在底部钻具组合中的钻头以上位置，超过临界井深循环压耗增加，为获得占总泵压2/3以上的钻头压降，在额定泵压的限制下，先降低排量钻进，此时节流压差较小，本装置的节流套2在弹簧3的作用下保持原位，钻具内外不连通，不影响排量与钻头的水力压降，保持正常钻进。在遇到井下复杂情况需要提高排量时，上提钻具，增大循环排量，节流压差达到设计值时，节流套2推动弹簧3下行，循环套5的泄流孔6与外筒1的循环孔7对齐，侧向通道打开，可以分担一部分排量，克服钻头喷嘴直径的节流限制，利用大排量循环来处理井下复杂情况。处理措施完成后，降低排量，弹簧3推动节流套2复位，循环套5上的泄流孔6与外筒1的循环孔7错开，关闭侧向通道，仍然保持较大的钻头压降继续钻进。

Claims (6)

1.一种钻头压降控制装置，包括节流套和弹簧，其特征是，节流套与循环套螺纹连接后安装在外筒内，外筒与下接头连接；弹簧安装在外筒与节流套之间的环空内，该弹簧的下端由外筒上的支撑销支撑，外筒的筒体上设有循环孔、循环套的筒体上设有泄流孔，循环孔与泄流孔在轴向上对应、构成本装置的侧向通道。

2.如权利要求1所述的一种钻头压降控制装置，其特征是，泄流孔设在循环套的上部外圆中，循环套的下部外圆设有导向轨道，该导向轨道是轴向轨道、由外筒下部的导向销钉限位，使循环套不能周向转动。

3.如权利要求2所述的一种钻头压降控制装置，其特征是，所述支撑销设在外筒中的循环套上方，循环孔设在支撑销与导向销钉之间的外筒中，循环孔斜向设置在外筒中、至少设有三个。

4.如权利要求3所述的一种钻头压降控制装置，其特征是，所述泄流孔与循环孔在轴向上的位置和设置数量一致，当导向轨道的上端面滑行至导向销钉时，泄流孔与循环孔对齐。

5.如权利要求1所述的一种钻头压降控制装置，其特征是，所述节流套的上部内圆设有倒角，该倒角的角度设定在40度－65度之间。

6.如权利要求1所述的一种钻头压降控制装置，其特征是，所述外筒上部的内螺纹与钻杆连接，下接头下部的外螺纹与钻杆接箍连接，本装置通过外筒和下接头连接在钻井管柱底部钻具组合中钻头的上方。