井下液壓式加壓推進器的製作方法
2023-04-26 14:30:26
專利名稱：井下液壓式加壓推進器的製作方法
技術領域：
本發明是一種用於鑽水平井的水力加壓送進的井下液壓式加壓推進器，它是與井下動力鑽具配套使用的鑽具工具。
在石油及地質勘探鑽井作業中，鑽壓是通過一部分鑽柱的自重加到鑽頭上實現的，而隨著勘探開發及鑽井技術發展提高，水平井身的設計越來越多。當鑽水平井時，鑽頭送進方向與鑽柱重力方向成一定角度，靠鑽柱重力向鑽頭施加鑽壓就顯得很困難，特別是夾角為90°時更難以實現，在鑽長距離水平井段時的鑽杆送進時也會遇到同樣困難，因而影響鑽井速度。傳統的向鑽頭施加鑽壓的辦法在鑽水平井時是已顯得很不適用。
本發明目的是提供一種以鑽井泥漿作為動力液，不需鑽柱自重，自動完成鑽頭的軸向加載和鑽杆的爬行，在井下向鑽頭提供鑽壓送進鑽杆的井下液壓式加壓推進器。
本發明
如下圖1為井下液壓式加壓推進器整體結構示意圖;
圖2為井下液壓式加壓推進器工作狀態示意圖。
本發明採取的技術方案是井下液壓式加壓推進器由上缸體1、上活塞4、伸縮軸5、導向短節6、下活塞7、及支撐短節11等組成，在上缸體1外壁上安裝有換向閥3，在上缸體1外壁和伸縮軸5上開有液壓流道，支撐短節11內裝有下活塞7，還安裝有支撐爪8、斜塊9和彈簧10組成的支撐復位機構。
本發明的工作原理是通過換向閥3，給連接伸縮軸5的上活塞4上腔或下腔注入高壓泥漿，使伸縮軸5能夠前伸或後縮，前伸時，給鑽頭加軸向載荷;後縮時，由於支撐短節11上設置了支撐機構，使整個鑽杆向前爬行。
以下結合附圖詳細說明本發明的結構和工作原理。
如圖1所示，井下液壓式加壓推進器主要由上缸體1、閥芯2、換向閥3、上活塞4、伸縮軸5、導向短節6、下活塞7、支撐爪8、斜塊9、彈簧10及支撐短節11等構件組成。換向閥3固定在上缸體1壁內，各液壓腔(A，B，C，D)在上缸體1壁內部連通，連通的方法可採用在缸體上開槽和埋管線。上缸體1與導向短節6之間及伸縮軸5與支撐短節11之間為絲扣連接。伸縮軸5上固定裝有上活塞4，它可在上缸體1內上下移動。三個支撐爪8圓周均布，被鉸鏈連接在支撐短節11上。其內裝有下活塞7和彈簧10，下活塞7上裝有三個凸起的斜塊9，她們與支撐爪8上的凹槽相互對應。井下液壓式加壓推進器的上端與鑽杆連接，下端與井下動力鑽具(螺杆鑽具、渦輪鑽具等)連接。
本結構的工作過程是在下鑽及起鑽時，如附圖1所示(狀態一)。即換向閥3的C、D腔與環空O相通，閥芯2、伸縮軸5均在左端(上位)。當有泥漿循環打鑽時，高壓動力液由上端U口流入，經P孔至A腔，換向閥3的閥芯2右移，到達右位時C腔為高壓，B腔與環空O相通為低壓，造成上活塞4的M、N兩端面的壓差△PMN，產生軸向力F，F＝△P×S，SMN為活塞受壓面面積。軸向力F產生鑽壓作用於鑽頭。隨著鑽頭切削巖石，伸縮軸5繼續前伸，上缸體1內腔中的液體經B腔至環空O排空。當伸縮軸5前伸至右端(下位)時，如附圖2所示(狀態二)。在此同時，高壓液體來流造成下活塞7的V、W兩端面壓差，下活塞帶動斜塊9左移，使支撐爪8打開，支撐在井壁上。
如圖2所示，A腔與環空O相通為低壓腔，D腔與P′孔連通為高壓腔，換向閥3換向至左端，造成B腔高壓，C腔低壓，上活塞4的M、N兩端面產生壓差△P下，伸縮軸5欲後退，但因支撐爪打開，鎖定在井壁上，伸縮軸5不能後退，在摩擦力作用下，上缸體1連同導向短節6帶動後面的鑽杆向前爬行，回復至狀態一。如此交替進行，即伸縮軸5前伸、支撐爪8收回，加鑽壓;支撐爪打開，鑽杆向前爬行，給鑽頭加壓並送進鑽杆。
在起鑽作業時，卸掉泵壓，彈簧10使下活塞7復位，斜塊9帶動支撐爪8關閉，不至劃井壁或遇卡。
在不打鑽只循環泥漿作業時，用鋼絲繩將鑽杆、井下液壓式加壓推進器及鑽具、鑽頭組合懸掛起來，鑽頭提離井底，此時支撐爪打開，由於上部鋼絲繩的拉力，抑制了整個機構的向前爬行，達到單純循環泥漿而不鑽進的目的。
當用該裝置作為連續軟管的牽引設備時，可在上缸體1的上端再連接一支撐短節組件，靠支撐爪在井壁的鎖定動作牽引軟管前行。
井下液壓式加壓推進器是自動控制，使用方便，它為水平井鑽井，特別是長距離水平井段鑽進作業提供了必要的設備。
權利要求
1.本發明是一種用於鑽水平井的水力加壓送進的井下液壓式加壓推進器，由上缸體1、上活塞4、伸縮軸5、導向短節6、下活塞7、及支撐短節11組成，其特徵在於在上缸體1上安裝有換向閥3；在伸縮軸5上開有流道；支撐短節11上安裝有支撐爪8、斜塊9和彈簧10組成的支撐復位機構。
全文摘要
本發明是一種用於鑽水平井的水力加壓送進的井下液壓式加壓推進器，它由上缸體1、上活塞4、伸縮軸5、導向短節6、下活塞7、及支撐短節11組成，在上缸體1上安裝有換向閥3和流道，支撐短節11上安裝有支撐爪8、斜塊9和彈簧10組成的支撐復位機構，它可與井下動力鑽具配套使用，自動給鑽頭加壓並送進鑽杆，是水平井鑽井，特別是長距離水平井段的鑽進作業的必要的設備，
文檔編號E21B7/04GK1060330SQ91110710
公開日1992年4月15日 申請日期1991年11月19日 優先權日1991年11月19日
發明者孟慶昆, 宋力, 何京 申請人:石油勘探開發研究院機械研究所