本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆采設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種超深井長(zhǎng)水平段連續(xù)管鉆塞用延伸工具。

背景技術(shù)：

1、連續(xù)管在井深4500以上、水平段1000米以上的深井超長(zhǎng)水平段頁(yè)巖氣解除砂堵、鉆磨橋塞作業(yè)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，一趟鉆鉆除橋塞20支以上、單井鉆塞最多32支以上，大幅提高了作業(yè)效率。順北區(qū)塊井深在7000m以上、水平段1000m以上，給連續(xù)管裝備作業(yè)能力提出了更高的要求。又由于在高溫、高壓環(huán)境下作業(yè)給井下工具(尤其是動(dòng)力鉆具)帶來(lái)了技術(shù)挑戰(zhàn)。在超深井長(zhǎng)水平連續(xù)管作業(yè)井眼軌跡、套管規(guī)格適應(yīng)性還不清楚。由于連續(xù)管在超深井長(zhǎng)水平段帶壓作業(yè)，作業(yè)流體摩阻較大、連續(xù)油管作業(yè)極易發(fā)生屈曲鎖死、橋塞碎屑上返困難等工程難題。因此需開展超深井連續(xù)油管鉆磨配套工藝、技術(shù)、工具的研究，保證超深井連續(xù)油管鉆磨作業(yè)井下安全，避免發(fā)生井下復(fù)雜，降低建井成本。

2、在連續(xù)管鉆塞時(shí)，連續(xù)管延伸過(guò)程在軸向上承受壓縮載荷，當(dāng)載荷達(dá)到臨界值時(shí)，管柱的直線度發(fā)生變化，由于屈曲的作用，管柱與井壁之間接觸應(yīng)力增加，摩阻也隨之增加，導(dǎo)致連續(xù)管延伸不足，特別是在長(zhǎng)水平段還會(huì)受到重力的作用，摩阻增加的趨勢(shì)更加明顯，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)鉆塞卡鉆鎖死的現(xiàn)象。在超長(zhǎng)水平段連續(xù)管作業(yè)中，為了提高連續(xù)管的延伸能力，目前主要通過(guò)使用延伸工具、金屬減阻劑等方法。在目前廣泛使用的延伸工具中主要有爬行器、水力振蕩器等工具，爬行器在國(guó)內(nèi)處于研究階段，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。水力振蕩器在國(guó)內(nèi)得到大規(guī)模的應(yīng)用，水力振蕩器在減阻方面起到一定的效果。目前需要一種工具通過(guò)振動(dòng)減少連續(xù)管摩阻，同時(shí)可以提供軸向力，最終實(shí)現(xiàn)延伸功能。因此提出了一種能夠有效的解決上述問題的超深井長(zhǎng)水平段連續(xù)管鉆塞用延伸工具，該工具可以減小連續(xù)管延伸過(guò)程中的摩阻、降低屈曲卡鉆事故發(fā)生的概率、增加動(dòng)鉆壓、提高鉆塞的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超深井長(zhǎng)水平段連續(xù)管鉆塞用延伸工具，通過(guò)水力脈動(dòng)振動(dòng)和脈沖軸向力使連續(xù)管水平段作業(yè)長(zhǎng)度不斷延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)井下工具串在水平段的有效延伸，能夠增加軸向力，有效減小摩阻，避免鉆塞卡鉆的事故，提高連續(xù)管鉆塞效率。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

3、一種超深井長(zhǎng)水平段連續(xù)管鉆塞用延伸工具，包括兩端呈開口設(shè)置且具有長(zhǎng)度的外殼體，該兩端中一端為上游端、另一端為下游端，該外殼體的軸向方向?yàn)槠溟L(zhǎng)度方向，還包括內(nèi)殼體，所述內(nèi)殼體連接所述外殼體時(shí)其軸向方向重合于所述外殼體軸向方向，所述內(nèi)殼體包括沿上下游方向依次設(shè)置的插入段和外置段，所述插入段位于外殼體腔室內(nèi)的自由端處形成封閉結(jié)構(gòu)、且該插入段與所述外殼體的內(nèi)壁間形成一環(huán)形流道，所述插入段與該外殼體的下游端處設(shè)置環(huán)形密封結(jié)構(gòu)，所述插入段開設(shè)貫穿其側(cè)壁的若干流孔，對(duì)應(yīng)該若干流孔的所述插入段的腔室內(nèi)設(shè)置一脈沖閥，該脈沖閥包括第一圓柱體段，所述第一圓柱體段的軸向方向重合于所述內(nèi)殼體的軸向方向且其包括位于下游的下游端面，所述第一圓柱體段的外壁面形成有若干呈均勻間隔的螺旋形流道，每條所述螺旋形流道螺旋360度，且每條螺旋形流道的部分位于該圓柱體段的內(nèi)部并位于內(nèi)部的該部分均延伸至所述下游端面，還包括轉(zhuǎn)子主軸，所述第一圓柱體段中心位置處開設(shè)沿其軸向方向延伸的貫穿通孔供所述轉(zhuǎn)子主軸穿過(guò)且兩者間通過(guò)一軸承呈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子主軸包括位于上游的第一端和位于下游的第二端，所述第二端處固定連接一葉輪且其位于所述脈沖閥的下游，所述第一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接至所述內(nèi)殼體的呈封閉狀的自由端處，還包括一安裝于所述內(nèi)殼體的腔室內(nèi)且位于所述脈沖閥上游位置處的減速結(jié)構(gòu)，該減速結(jié)構(gòu)的動(dòng)力輸入端連接所述轉(zhuǎn)子主軸、動(dòng)力輸出端連接所述脈沖閥。

4、作為優(yōu)選，所述減速結(jié)構(gòu)為二級(jí)行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，其包括傳動(dòng)筒、齒輪箱、兩個(gè)行星架、兩個(gè)太陽(yáng)輪、兩個(gè)滾針軸承、兩個(gè)行星輪、兩個(gè)內(nèi)齒圈，所述齒輪箱呈現(xiàn)為中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)且內(nèi)容設(shè)傳動(dòng)筒、兩個(gè)行星架、兩個(gè)太陽(yáng)輪、兩個(gè)滾針軸承、兩個(gè)行星輪、兩個(gè)內(nèi)齒圈，一個(gè)行星架、太陽(yáng)輪、滾針軸承、行星輪和內(nèi)齒圈形成一級(jí)減速結(jié)構(gòu)，所述齒輪箱內(nèi)壁上固定有所述內(nèi)齒圈，位于上游的一個(gè)所述太陽(yáng)輪與所述轉(zhuǎn)子主軸通過(guò)鍵連接，相應(yīng)的一個(gè)所述行星輪與行星架連接且行星輪同時(shí)和所述太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈嚙合形成第一級(jí)減速機(jī)構(gòu)，上游的一個(gè)所述行星架作為第一輸出端與另一個(gè)所述太陽(yáng)輪連接，該另一個(gè)太陽(yáng)輪與相對(duì)應(yīng)的行星輪、內(nèi)齒圈與行星架配合形成第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)，該另一個(gè)行星架形成所述減速結(jié)構(gòu)的動(dòng)力輸出端連接所述脈沖閥門。

5、作為優(yōu)選，還包括錨總成，所述插入段的自由端呈開口設(shè)置，所述錨總成結(jié)合至呈開口的所述自由端處使其形成所述封閉結(jié)構(gòu)，該錨總成包括導(dǎo)流棒、錨爪、錨體及錨蓋，所述錨體為圓筒狀且所述錨蓋與所述錨體通過(guò)螺紋連接，所述導(dǎo)流棒的一端貫穿所述錨蓋且伸入所述錨體內(nèi)、另一端置于所述錨蓋的上游，還包括四個(gè)貼合板，該四個(gè)貼合板沿所述導(dǎo)流棒位于錨體內(nèi)的外周面沿周向方向均勻貼合至所述導(dǎo)流棒，每個(gè)貼合板上均沿徑向向外凸伸形成沿導(dǎo)流棒的軸向方向所布置的呈一列的四個(gè)錨爪，每個(gè)所述錨爪為梯形結(jié)構(gòu)，所述錨體的側(cè)壁上開設(shè)對(duì)應(yīng)若干錨爪的若干通孔，內(nèi)殼體的內(nèi)壁上開設(shè)對(duì)應(yīng)若干通孔的若干盲孔，每個(gè)錨爪穿過(guò)所述通孔與內(nèi)殼體中的所述盲孔配合，梯形結(jié)構(gòu)的頂面嵌入內(nèi)殼體的盲孔中、側(cè)面與錨體上的通孔抵觸，所述錨體的位于下游的下端外圓柱面設(shè)置有螺紋，其與齒輪箱形成螺紋連接，錨體與內(nèi)殼體的呈開口的自由端處布滿填料形成所述封閉狀。

6、作為優(yōu)選，所述導(dǎo)流棒置于所述錨蓋的上游的所述另一端為錐形尖端。

7、作為優(yōu)選，錨體的底部留有圓形空間，且其底壁開設(shè)直徑小于圓形空間的通孔，所述圓形空間用于安裝一角接觸球軸承，該角接觸球軸承的內(nèi)圈與所述轉(zhuǎn)子主軸的第一端處配合，所述轉(zhuǎn)子主軸的所述第一端處還通過(guò)一圓螺母對(duì)其軸向定位。

8、作為優(yōu)選，所述葉輪與所述轉(zhuǎn)子主軸之間通過(guò)錐形銷連接。

9、作為優(yōu)選，還包括伸縮短節(jié)，其包括連接體、動(dòng)彈簧套筒、靜彈簧套筒、彈簧、伸縮體，所述連接體包括底板和于所述底板上沿朝向內(nèi)殼體的方向凸伸形成的連接周緣，所述底板結(jié)合至所述外置段的下游端的開口處，所述連接周緣設(shè)有外螺紋用于與內(nèi)殼體螺紋連接，所述底板中心位置處開設(shè)貫穿其上下面的圓孔用于所述伸縮體穿過(guò)，所述圓孔的直徑小于連接周緣的直徑，所述伸縮體包括伸縮圓筒體和連接該伸縮圓筒體且位于其上游的擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，所述伸縮圓筒體于所述圓孔內(nèi)往復(fù)伸縮，所述連接周緣和所述伸縮體之間設(shè)置所述動(dòng)彈簧套筒、靜彈簧套筒、彈簧，所述伸縮體上焊接所述動(dòng)彈簧套筒，所述連接體上焊接有所述靜彈簧套筒，動(dòng)彈簧套筒、靜彈簧套筒之間裝入所述彈簧，所述動(dòng)彈簧套筒位于所述靜彈簧套筒的上游。

10、作為優(yōu)選，所述流孔的數(shù)量為四個(gè)，其中兩個(gè)沿所述插入段的軸向方向分布形成第一列、另外兩個(gè)沿所述插入段的軸向方向分布形成第二列，所述第一列和第二列相對(duì)布置，該兩列之間還開設(shè)圓形流孔。

11、作為優(yōu)選，每個(gè)流孔為鍵槽形。

12、作為優(yōu)選，包括3條所述螺旋形流道，相互呈120度間隔分布。

13、本發(fā)明的技術(shù)方案所具有的技術(shù)效果：

14、鉆井液經(jīng)開設(shè)的環(huán)形流道向前流動(dòng)，當(dāng)鉆井液流經(jīng)外殼體與內(nèi)殼體的連接處時(shí)，流體直線流道截止，流體聚集；此時(shí)鉆井液通過(guò)在內(nèi)殼體上的流孔流進(jìn)脈沖閥的流道，啟動(dòng)脈沖閥；脈沖閥啟動(dòng)后，鉆井液在螺旋形流道中形成螺旋射流帶動(dòng)脈沖閥繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鉆井液周期性進(jìn)入螺旋流道時(shí)，脈沖閥中的鉆井液將形成周期性的脈沖螺旋射流，若脈沖閥的轉(zhuǎn)速過(guò)快也不會(huì)形成水力脈沖，故需要對(duì)脈沖閥進(jìn)行一定的減速處理以達(dá)到能夠形成一定頻率的脈沖射流，當(dāng)脈沖射流經(jīng)過(guò)葉輪時(shí)，葉輪會(huì)將脈沖射流繼續(xù)放大，在軸向上形成穩(wěn)定的脈沖力，帶動(dòng)殼體在軸向上發(fā)生持續(xù)性的簡(jiǎn)諧振蕩，有效的改善了管柱和井壁的摩擦阻力，提高了鉆塞效率。

15、其工作時(shí)，上接頭與鉆柱連接，下接頭與鉆塞端的鉆柱連接，當(dāng)鉆井液從上接頭流入時(shí)，首先鉆井液會(huì)沖擊在導(dǎo)流棒的錐形尖端上，這時(shí)鉆井液被導(dǎo)流棒劈開，流體就會(huì)沿著外殼體的壁面經(jīng)過(guò)開設(shè)的環(huán)形流道繼續(xù)向前流動(dòng)，當(dāng)鉆井液流經(jīng)外殼體與內(nèi)殼體的連接處時(shí)，流體直線流道截止，流體聚集；此時(shí)鉆井液通過(guò)在內(nèi)殼體上的鍵槽型流孔流進(jìn)脈沖閥的流道，若初始條件下流孔與螺旋流道未接通，則圓形流孔將通過(guò)少量鉆井液，為啟動(dòng)脈沖閥提供初始扭矩；脈沖閥啟動(dòng)后，鉆井液在螺旋形流道中形成螺旋射流帶動(dòng)脈沖閥繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鉆井液周期性進(jìn)入螺旋流道時(shí)，脈沖閥中的鉆井液將形成周期性的脈沖螺旋射流，若脈沖閥的轉(zhuǎn)速過(guò)快也不會(huì)形成水力脈沖，故需要對(duì)脈沖閥進(jìn)行一定的減速處理以達(dá)到能夠形成一定頻率的脈沖射流，當(dāng)脈沖射流經(jīng)過(guò)葉輪時(shí)，葉輪會(huì)將脈沖射流繼續(xù)放大，在軸向上形成穩(wěn)定的脈沖力，帶動(dòng)殼體在軸向上發(fā)生持續(xù)性的簡(jiǎn)諧振蕩，有效的改善了管柱和井壁的摩擦阻力，提高了鉆塞效率。

16、采用了錐形導(dǎo)流棒的設(shè)計(jì)，既能夠?qū)@井液導(dǎo)流至環(huán)形流道，又可以避免鉆井液直接對(duì)所述錨蓋的沖蝕。

17、對(duì)內(nèi)殼體的固定采用錨的形式，采用4個(gè)錨爪體共16個(gè)錨爪口固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接可靠。

18、用脈沖閥作為產(chǎn)生脈沖的動(dòng)力元件，脈沖閥通過(guò)鉆井液驅(qū)動(dòng)，避免了螺桿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致的耐高溫性能差的問題，也節(jié)約了能源。

19、采用流孔和螺旋流道周期性接通的結(jié)構(gòu)，沒有采用平面結(jié)構(gòu)的偏心動(dòng)板閥，避免了以往板閥沖蝕磨損嚴(yán)重的問題。