專利名稱：一種石油鉆井井下增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油鉆井井下增壓器，尤其是一種依靠井底動(dòng)力鉆具提供動(dòng)力，提高井底射流壓力的增壓器。
背景技術(shù)：
鉆井方面的效益體現(xiàn)在鉆速快、成本低。提高鉆井速度就要提高井下的破巖能力。目前高壓噴射鉆井技術(shù)，因受條件限制，破巖能力低，主要是有效應(yīng)用范圍窄。如在泵壓為18～20Mpa、排量為25～30L/s條件下，鉆到3000m井底，壓力只有8～10Mpa；到4000m井底，壓力只有6～8Mpa；到6000m井底，壓力只有2～4Mpa，壓力幾乎全部消耗在沿程水力損失上。因此，井越深，鉆頭獲得的噴嘴壓降越小。而一般井越深，地層就越硬，因此現(xiàn)在的噴射鉆井只在淺井、軟地層起作用，井較深或地層較硬，噴射鉆井就不起作用。目前，我國(guó)的鉆井設(shè)備性能差，集中體現(xiàn)在鉆井循環(huán)系統(tǒng)，其核心問(wèn)題就是鉆井泵。我國(guó)鉆井泵工作壓力只有18～20Mpa，易損件壽命太短，美國(guó)鉆井泵持續(xù)泵壓可達(dá)25Mpa。勝利油田曾用30Mpa鉆井泵，鉆速提高了一倍，但由于設(shè)備不過(guò)關(guān)，無(wú)法堅(jiān)持下去。美國(guó)的試驗(yàn)結(jié)果表明，將整個(gè)鉆井液的壓力在地面提高到105Mpa，可提高機(jī)械鉆速的5～8倍，效果非常顯著。但是追求高泵壓，不僅鉆井泵本身的制造技術(shù)上存在難以克服的困難，而且泵的地面管匯和鉆柱系統(tǒng)也難以承受，這對(duì)目前的鉆井工藝條件來(lái)說(shuō)是很難實(shí)現(xiàn)的。發(fā)明專利94103752.5“井下增壓器”提供的是一種在機(jī)械換向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下的容積式多缸液壓增壓方案，雖然也同樣具有在不提高地面泵壓的情況下，提高井底噴射壓力的作用，但是其采用齒輪傳動(dòng)換向機(jī)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水力損失較多，制造困難，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所需解決的技術(shù)問(wèn)題是井底動(dòng)力鉆具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、水頭損失較大、有效破巖能力較低的難題，提供一種在不提高地面泵壓、不設(shè)置專用換向機(jī)構(gòu)的情況下，可大大提高井底噴射壓力的柱塞式井下增壓器，以提高鉆井速度。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，它采用柱塞式多缸液壓增壓方案，它由旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)、多個(gè)增壓缸、柱塞、液體流道、單向閥以及承載外殼等組成。該增壓器安裝在鉆頭與動(dòng)力鉆具之間，該裝置上端與動(dòng)力鉆具相聯(lián)，下端與鉆頭相聯(lián)，動(dòng)力鉆具的內(nèi)部轉(zhuǎn)子帶動(dòng)與其相聯(lián)的中空式旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)底部斜斷面上加工有球形滑槽，頂端為球狀的柱塞安裝在球形滑槽中，在旋轉(zhuǎn)的球形滑槽作用下，增壓柱塞在增壓柱塞缸內(nèi)作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柱塞缸位于增壓器的底部，各增壓柱塞缸的上下均有一個(gè)開(kāi)口，并各裝有兩個(gè)單向閥，其中，上邊一個(gè)為常壓流體吸入閥與殼體的內(nèi)部環(huán)形空間聯(lián)通，下邊為高壓流體排出閥。鉆井液從動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子流出經(jīng)旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)進(jìn)入增壓器的環(huán)形空間，再分兩路進(jìn)入鉆頭，一路經(jīng)增壓器底部的中心常壓回路進(jìn)入鉆頭，用于清洗井底；另一路經(jīng)吸入閥到柱塞缸中，再經(jīng)排出閥通過(guò)增壓器底部的高壓回路進(jìn)入鉆頭，用于高壓水力破巖。在該增壓器中由柱塞和柱塞缸組成的柱塞泵在兩個(gè)以上。旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)的底面也可以是曲面。
具體實(shí)施例 附圖
一是本實(shí)用新型的縱向剖面示意圖。
圖中，1、動(dòng)力鉆具上接頭，2、動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子，3、旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)，4、增壓柱塞，5、吸入閥，6、排出閥，7、外殼，8、柱塞缸
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述依據(jù)本實(shí)用新型所提出的柱塞式井下增壓器的具體結(jié)構(gòu)和工作原理。
附圖公開(kāi)了一種具有四個(gè)增壓柱塞缸的井下增壓器。
這是一種安裝于井底動(dòng)力鉆具與鉆頭之間的機(jī)械裝置，外表為長(zhǎng)圓柱形，內(nèi)部是各種運(yùn)動(dòng)件、不動(dòng)件和管路。在外殼7內(nèi)安裝四套增壓柱塞缸8，在動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子2的帶動(dòng)下，斜盤(pán)3上的球形滑槽高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)柱塞4作上下周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從上部鉆柱流下的液體，一部分直接進(jìn)入常壓口B，另一部分從吸入閥5充滿增壓缸，當(dāng)柱塞4向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)壓力不斷增大，吸入閥5關(guān)閉，缸內(nèi)壓力達(dá)到一定程度后，排出閥6打開(kāi)，這時(shí)被壓縮的液體從排出閥6流出；當(dāng)柱塞4向上移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)壓力逐漸減小，此時(shí)排出閥6關(guān)閉，當(dāng)缸內(nèi)壓力小于外部空間的壓力時(shí)，吸入閥5打開(kāi)，液體又從缸體外部通過(guò)吸入閥5進(jìn)入缸內(nèi)；當(dāng)柱塞4再向下移動(dòng)時(shí)，又會(huì)壓縮缸內(nèi)液體，如此循環(huán)交替，在多缸的共同作用下，被高倍增壓的液體不斷從排出閥6流出，共同匯入超高壓口A，通過(guò)鉆頭噴嘴，沖擊破碎井底巖石。
本實(shí)用新型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將動(dòng)力鉆具巧妙地用于增加射流壓力上，而不是用于帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖，它利用斜盤(pán)底部的球形滑槽帶動(dòng)柱塞在柱塞缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，而常壓回路和高壓回路水頭損失較小，保證了水力破巖的效率，本實(shí)用新型可較大地提高鉆進(jìn)速度。
權(quán)利要求1.一種石油鉆井井下增壓器，安裝于鉆頭與動(dòng)力鉆具之間，動(dòng)力鉆具下端外殼與該裝置的外殼相聯(lián)接，該裝置的底端與鉆頭相聯(lián)，其特征是在該裝置殼體內(nèi)，動(dòng)力鉆具的轉(zhuǎn)子下端聯(lián)接中空式旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)，并且在該斜盤(pán)的底部斜斷面上加工有球形滑槽，頂端為球狀的柱塞聯(lián)接在球形滑槽中，在該裝置的底部加工有柱塞缸，該柱塞在柱塞缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該柱塞缸上部有一吸入閥，下部有一排出閥；鉆井液從動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子流出經(jīng)旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)進(jìn)入該裝置的環(huán)形空間，再分兩路進(jìn)入鉆頭，一路經(jīng)該裝置底部的中心常壓回路進(jìn)入鉆頭，另一路經(jīng)吸入閥到柱塞缸中，再經(jīng)排出閥通過(guò)該裝置底部的高壓管路進(jìn)入鉆頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆井井下增壓器，其特征是該裝置中由柱塞和柱塞缸組成的柱塞泵在兩個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆井井下增壓器，其特征是旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)的底面可以是曲面。
專利摘要本實(shí)用新型是一種石油鉆井井下增壓器。它安裝于井底動(dòng)力鉆具與鉆頭之間,它可在不改變地面泵壓的情況下,使井底液體壓力提高5倍以上。它依靠井底動(dòng)力鉆具提供動(dòng)力,采用柱塞式多缸液壓增壓設(shè)計(jì)方案,由旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)、多個(gè)增壓缸、柱塞、液體流道、單向閥以及承載外殼等組成。在動(dòng)力鉆具的內(nèi)部轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下,與其相連接的旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)上的球形滑槽也以相同的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)柱塞在增壓缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生高壓液體,通過(guò)超高壓管路從鉆頭號(hào)噴嘴排出,沖刺井底巖石,實(shí)現(xiàn)高壓噴射鉆井,以提高鉆進(jìn)速度。
文檔編號(hào)F04B3/00GK2507988SQ0121662
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者張傳忠, 艾光富, 劉冠軍 申請(qǐng)人:勝利石油管理局黃河鉆井總公司鉆前公司