一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具制造技术

本发明专利技术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。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具


[0001]本专利技术涉及石油天然气钻井设备
，尤其涉及一种用于连续油管作业的辅助破岩钻具。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术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。
[0004]为达到上述技术目的，本专利技术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：
[0005]外壳，其顶部与钻杆固定连接，其底部开设有出水口；
[0006]钻头，转动安装在所述外壳的底部；
[0007]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；
[0008]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。
[0009]进一步的，所述射流发生机构包括：
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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。
[0013]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；
[0014]所述升降驱动组件包括：
[0015]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；
[0016]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；
[0017]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；
[0018]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；
[0019]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。
[0020]进一步的，所述控制锤的顶端面和底端面均开有第一凹槽。
[0021]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；
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0029]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
[0030]图1是本专利技术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；
[0031]图2是图1中A
‑
A截面的断面图；
[0032]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；
[0033]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭辉，余明浩，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：