同心同向異速定向井鉆井裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種同心同向異速定向井鉆井裝置包括外殼體、渦輪定子、渦輪轉(zhuǎn)子、外軸，渦輪定子設(shè)在外殼體內(nèi)部，外軸上端與渦輪轉(zhuǎn)子相連，外軸下端設(shè)有外鉆頭接頭，外軸為中空結(jié)構(gòu)，渦輪轉(zhuǎn)子內(nèi)還設(shè)有容積式馬達(dá)定子和容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子，且渦輪轉(zhuǎn)子與容積式馬達(dá)定子固定安裝，容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子下部與內(nèi)軸連接，內(nèi)軸下端設(shè)有內(nèi)鉆頭接頭。本裝置安裝在底部鉆具組合與鉆頭之間，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)鉆頭同向異速旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)技術(shù)要求為兩個(gè)鉆頭破巖提供最優(yōu)轉(zhuǎn)速和扭矩參數(shù)，同時(shí)具有滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)的功能，能夠?qū)㈦p鉆頭高效破巖的技術(shù)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于定向井鉆井施工，進(jìn)一步提高鉆井效率；還能夠減小鉆具橫向振動(dòng)，保護(hù)鉆頭，穩(wěn)定鉆壓，提高井眼軌跡控制能力，降低鉆井綜合成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
同心同向異速定向井鉆井裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井領(lǐng)域的鉆井工具，尤其是一種同心同向異速定向井鉆井裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)內(nèi)外油氣資源需求的不斷增加，定向井等復(fù)雜工藝井的數(shù)量也隨之增多，定向井鉆井裝置是必不可少的關(guān)鍵工具之一，現(xiàn)有定向井鉆井裝置雖然能夠完成鉆井工藝的基本功能，但在鉆井提速提效方面還難以滿(mǎn)足要求。理論研究與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，利用兩組鉆頭進(jìn)行切削破巖，有利于降低井底巖石的內(nèi)應(yīng)力，減小巖石的破碎難度，對(duì)于大幅提高鉆井效率具有積極作用。近年來(lái)國(guó)外在此方面開(kāi)展了大量研究，取得了多項(xiàng)研究成果，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而國(guó)內(nèi)研究很少，同時(shí)由于國(guó)外技術(shù)的保密壟斷，限制了國(guó)內(nèi)的發(fā)展?，F(xiàn)有資料分析表明，國(guó)內(nèi)外利用兩組鉆頭提高鉆井效率的技術(shù)僅限于直井的鉆井過(guò)程中，未見(jiàn)到用于定向井鉆井施工的相關(guān)資料。由于定向井對(duì)于油氣資源的開(kāi)發(fā)效果遠(yuǎn)大于直井，因此急需設(shè)計(jì)研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，控制精度高，操作方便的同心同向異速定向井鉆井裝置，發(fā)揮兩組鉆頭高效破巖的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高定向井的鉆井效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，進(jìn)一步提高定向井的鉆井效率，充分發(fā)揮兩組鉆頭高效破巖的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)減小鉆具橫向振動(dòng)，保護(hù)鉆頭，穩(wěn)定鉆壓，防止復(fù)雜情況的發(fā)生，提高井眼軌跡控制能力，縮短鉆井周期，降低鉆井綜合成本，滿(mǎn)足油氣資源高效開(kāi)發(fā)的要求，為石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探等的現(xiàn)場(chǎng)需求而提供一種同心同向異速定向井鉆井裝置。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]同心同向異速定向井鉆井裝置，包括外殼體1、渦輪定子2、渦輪轉(zhuǎn)子3、外軸11，渦輪定子2設(shè)在外殼體I內(nèi)部，外軸11上端與渦輪轉(zhuǎn)子3相連，外軸11下端設(shè)有外鉆頭接頭，其特征在于:外軸11為中空結(jié)構(gòu)，渦輪轉(zhuǎn)子3內(nèi)還設(shè)有容積式馬達(dá)定子4和容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子5，且渦輪轉(zhuǎn)子3與容積式馬達(dá)定子4固定安裝，容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子5下部與內(nèi)軸12連接，內(nèi)軸12置于外軸11內(nèi)，內(nèi)軸12下端設(shè)有內(nèi)鉆頭接頭，外軸11與內(nèi)軸12之間設(shè)有內(nèi)流道8，外軸11與外殼體I之間設(shè)有外流道9，內(nèi)軸12上加工內(nèi)軸旁通孔10，內(nèi)軸旁通孔10連通于內(nèi)流道8和內(nèi)軸12中心盲孔之間，外軸11上加工外軸旁通孔13，外軸旁通孔13連通于外流道9與外鉆頭接頭之間。
[0006]上述方案進(jìn)一步包括:
[0007]所述外殼體I具有彎角結(jié)構(gòu)。
[0008]容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子5下部通過(guò)聯(lián)軸器6與內(nèi)軸12連接;渦輪轉(zhuǎn)子5下部通過(guò)花鍵裝置7與外軸11連接;所述花鍵裝置7與聯(lián)軸器6平行安裝。
[0009]本實(shí)用新型的同心同向異速定向井鉆井裝置應(yīng)用于定向井鉆井施工時(shí)，一部分鉆井液進(jìn)入容積式馬達(dá)定子與容積式轉(zhuǎn)子所形成的腔室內(nèi)，驅(qū)動(dòng)容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)，由于內(nèi)軸下端連接一個(gè)內(nèi)鉆頭，因而驅(qū)動(dòng)鉆頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)破巖，同時(shí)此部分鉆井液經(jīng)內(nèi)流道，通過(guò)內(nèi)軸旁通孔到達(dá)鉆頭，最終經(jīng)鉆頭水眼進(jìn)入環(huán)空；另一部分鉆井液進(jìn)入渦輪定子與渦輪轉(zhuǎn)子所形成的腔室內(nèi)，驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩經(jīng)花鍵裝置驅(qū)動(dòng)外軸旋轉(zhuǎn)，由于外軸下端連接一個(gè)外鉆頭，因而驅(qū)動(dòng)外鉆頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)破巖，并且此部分鉆井液經(jīng)外流道，通過(guò)外軸旁通孔到達(dá)外鉆頭，最終經(jīng)外鉆頭水眼進(jìn)入環(huán)空，雖然渦輪機(jī)構(gòu)與容積式馬達(dá)機(jī)構(gòu)都是在鉆井液的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于結(jié)構(gòu)原理不同，其各自產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速與扭矩也不相同，從而使得兩個(gè)鉆頭的轉(zhuǎn)速各異。
[0010]根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)定向井鉆井應(yīng)用結(jié)果統(tǒng)計(jì)，平均單井節(jié)省鉆井周期5-10天，鉆井效率提高52%，且鉆井質(zhì)量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了低能耗、高效率的鉆井目的。
[0011]同時(shí)，同心同向異速定向井鉆井裝置還具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能可靠、操作方便等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的同心同向異速定向井鉆井裝置外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的同心同向異速定向井鉆井裝置剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中1-外殼體、2-渦輪定子、3-渦輪轉(zhuǎn)子、4-容積式馬達(dá)定子、5-容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子、6-聯(lián)軸器、7-花鍵裝置、8-內(nèi)流道、9-外流道、10-內(nèi)軸旁通孔、11-外軸、12-內(nèi)軸、13-外軸旁通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
[0016]參照?qǐng)D2，同心同向異速定向井鉆井裝置，包括外殼體1、渦輪定子2、渦輪轉(zhuǎn)子3、外軸11，渦輪定子2設(shè)在外殼體I內(nèi)部，外軸11上端與渦輪轉(zhuǎn)子3相連，外軸11下端設(shè)有外鉆頭接頭，其中:外軸11為中空結(jié)構(gòu)，渦輪轉(zhuǎn)子3內(nèi)還設(shè)有容積式馬達(dá)定子4和容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子5，且渦輪轉(zhuǎn)子3與容積式馬達(dá)定子4固定安裝，容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子5下部與內(nèi)軸12連接，內(nèi)軸12置于外軸11內(nèi)，內(nèi)軸12下端設(shè)有內(nèi)鉆頭接頭，外軸11與內(nèi)軸12之間設(shè)有內(nèi)流道8，外軸11與外殼體I之間設(shè)有外流道9，內(nèi)軸12上加工內(nèi)軸旁通孔10，內(nèi)軸旁通孔10連通于內(nèi)流道8和內(nèi)軸12中心盲孔之間，外軸11上加工外軸旁通孔13，外軸旁通孔13連通于外流道9與外鉆頭接頭之間。
[0017]上述實(shí)施例進(jìn)一步包括:
[0018]所述外殼體I具有彎角結(jié)構(gòu)(如圖1所示)。
[0019]容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子5下部通過(guò)聯(lián)軸器6與內(nèi)軸12連接;渦輪轉(zhuǎn)子5下部通過(guò)花鍵裝置7與外軸11連接;所述花鍵裝置7與聯(lián)軸器6平行安裝。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.同心同向異速定向井鉆井裝置，包括外殼體(1)、渦輪定子(2)、渦輪轉(zhuǎn)子(3)、外軸(11)，渦輪定子(2)設(shè)在外殼體(I)內(nèi)部，外軸(11)上端與渦輪轉(zhuǎn)子(3)相連，外軸(11)下端設(shè)有外鉆頭接頭，其特征在于:外軸(11)為中空結(jié)構(gòu)，渦輪轉(zhuǎn)子(3)內(nèi)還設(shè)有容積式馬達(dá)定子(4)和容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子(5)，且渦輪轉(zhuǎn)子(3)與容積式馬達(dá)定子(4)固定安裝，容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子(5)下部與內(nèi)軸(12)連接，內(nèi)軸(12)置于外軸(11)內(nèi)，內(nèi)軸(12)下端設(shè)有內(nèi)鉆頭接頭，外軸(11)與內(nèi)軸(12)之間設(shè)有內(nèi)流道(8)，外軸(11)與外殼體(I)之間設(shè)有外流道(9)，內(nèi)軸(12)上加工內(nèi)軸旁通孔(10)，內(nèi)軸旁通孔(10)連通于內(nèi)流道(8)和內(nèi)軸(12)中心盲孔之間，外軸(11)上加工外軸旁通孔(13)，外軸旁通孔(13)連通于外流道(9)與外鉆頭接頭之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同心同向異速定向井鉆井裝置，其特征是:所述外殼體(I)具有彎角結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同心同向異速定向井鉆井裝置，其特征是:容積式馬達(dá)轉(zhuǎn)子(5)下部通過(guò)聯(lián)軸器(6)與內(nèi)軸(12)連接;渦輪轉(zhuǎn)子(5)下部通過(guò)花鍵裝置(7)與外軸(11)連接;所述花鍵裝置(7)與聯(lián)軸器(6)平行安裝。
【文檔編號(hào)】E21B7/04GK205445461SQ201521113397
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日
【發(fā)明人】李文飛, 李作會(huì), 耭應(yīng)春, 李玄燁, 周延軍, 李晨晨, 戴榮東, 夏文安
【申請(qǐng)人】中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院