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1、10申请公布号CN102242606A43申请公布日20111116CN102242606ACN102242606A21申请号201110182865022申请日20110701E21B17/00200601E21B44/00200601E21B21/0820060171申请人刘白杨地址831100新疆维吾尔自治区昌吉市延安北路213号2号楼2单元402室72发明人刘白杨刘泽灏刘瑞刘泽宇刘哲汐刘大红刘先明张学萍徐瑞鸿54发明名称一种液力加压器57摘要一种液力加压器属于钻井泥浆循环设备技术领域。至少包括一个上接头、液力加压装置、一个扭矩传动装置和一个与钻头连接的钻压跟踪预警器。液力加压装置包括液。
2、缸筒、中空活塞、呼吸器；扭矩传动装置包括外方轴、内方套、挡圈和压力平衡机构；钻压跟踪预警器包括信号装置、密封缸、中轴、密封机构、排液机构。本发明接在钻具之间。使用本发明可以把钻压准确的加给钻头。通过自身水眼和钻头喷嘴所构成的风琴管结构，产生具有声谐共振的脉动射流，在相对静止的泥浆中，诱发空化现象，使井底产生瞬间低压，减少泥浆液柱的“压持效应”。当钻压变化时，钻压跟踪预警器发出信号，指导操作。能够吸收钻具的振动，延长钻头寿命。具有防斜、稳斜、提速作用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页CN102242611A1/1页21一种液力加压器，。
3、包括液力加压装置和扭矩传动装置；其特征在于在扭矩传动装置的下端还连接一个钻压跟踪预警器；其中，钻压跟踪预警器包括密封缸、中轴、信号装置、排液装置和密封机构；液力加压装置的中空活塞采用内插管式；扭矩传动装置采用内外方传动结构和压力平衡机构。2所述的液力加压装置，包括液缸筒、中空活塞；液缸筒上端通过钻杆丝扣与上接头连接，其下端通过钻杆丝扣与另一个液力加压装置的液缸筒串联连接，或者可与扭矩传动装置的内方套连接；中空活塞上端通过密封圈与液缸筒实现动密封配合，其下端通过密封圈与液缸筒下端实现动密封配合；其特征在于中空活塞采用内插管式，内插管的端部是凸凹状，其中凸台与其相串联的液力加压装置的中空活塞的端面。
4、抵触，凹槽与其相串联的液力加压装置的中空活塞的端面构成液力通道。3所述的扭矩传动装置，包括外方轴、内方套、挡圈、卡簧、压力平衡机构；其特征在于外方轴顶端安装有卡簧和挡圈，其上部安装有压力平衡机构，其中部与内方套配合，其底部与中轴连接，或者与中轴是一体的；压力平衡机构通过密封圈分别与内方套的上部内孔和外方轴的上部柱面构成动密封配合；内方套的上端通过钻杆丝扣与液力加压器的液缸筒连接，其下端通过钻杆丝扣与钻压跟踪预警器连接。4根据权利要求1所述的钻压跟踪预警器，其特征在于钻压跟踪预警器的密封缸的上端通过钻杆丝扣与扭矩传动装置的内方套连接，其下端内孔安装有排液机构，并通过螺纹与定位圈连接；中轴的顶端通。
5、过钻杆丝扣与外方轴连接，其上部柱体里安装有信号装置，其中部通过密封机构与密封缸构成动密封配合，其下部与密封缸下部内孔的排液机构相对，其底部通过钻杆丝扣可与钻头连接，或者与钻具连接。5根据权利要求1所述的钻压跟踪预警器，其特征在于钻压跟踪预警器的信号装置是由信号孔、硬质合金嘴、密封圈、压帽、防松块组成，硬质合金嘴安装在信号孔内的台阶上。密封圈可安装在硬质合金嘴上或安装在信号孔中，压帽通过螺纹安装在信号孔的内螺纹孔中，并固定硬质合金嘴与信号孔的配合。压帽可以采取变螺距螺纹，或采取防松垫圈，并且采取放松技术固定压帽、信号孔和防松块之间的安装配合。6根据权利要求1所述的钻压跟踪预警器，其特征在于钻压跟。
6、踪预警器的排液机构是由钢结合金环、定位圈和密封缸底部内台阶孔组成，钢结合金环安装在密封缸底部内孔台阶上，定位圈可采用丝扣或者卡簧等多种方式把钢结合金环固定在密封缸底部内孔台阶上，本发明是通过螺纹把定位圈安装在密封缸底部内螺纹孔中，并把钢结合金环固定在密封缸底部内孔台阶上；7根据权利要求1所述的钻压跟踪预警器，其特征在于钻压跟踪预警器的密封机构是由自馈式补偿圈、橡胶密封圈、软金属密封圈和迷宫密封机构组成；自馈式补偿圈与橡胶密封圈一起安装在里端密封槽中，自馈式补偿圈的一面直接与高压液体泥浆接触，另一面与橡胶密封圈接触，软金属密封圈与自馈式补偿圈一起安装在外端密封槽中，软金属密封圈的一面与高压液体泥。
7、浆接触，另一面与自馈式补偿圈接触。迷宫密封机构设置在软金属密封槽的外端孔口处。8根据权利要求1所述的钻压跟踪预警器，其特征在于钻压跟踪预警器的中轴的内孔加工有泥浆自激振荡腔，自激振荡腔的尺寸是根据泥浆射流性能和中轴的结构计算所得。权利要求书CN102242606ACN102242611A1/5页3一种液力加压器技术领域0001本发明属于水力或泥浆的循环钻井设备技术领域。技术背景0002在常规钻井过程中，钻头直接连接在钻具的下端，钻压由钻具的重量提供，这种方式存在许多弊端00031、钻压难以保证，送钻量不易掌握；钻压小，钻速低；钻压大影响钻头寿命和钻具寿命；00042、在特殊地层钻进中，由于地层。
8、、井眼和操作等因素，会产生跳钻振动，震源来自钻头和钻具，严重影响钻头寿命和钻具寿命，为此设计了各种减震器，可是减震效果有限，不能满足现场需求。00053、直井钻进中，为防斜打直，往往采用吊打的方法，不仅钻速低，而且实效低。00064、水平井、大位移井钻井过程中，由于受井壁支撑和井壁摩阻的作用，会产生“假钻压”现象，很难判断是否给钻头加上所需求的钻压，使操作带有很大的盲目性。00075、小井眼钻井中，由于钻具尺寸小，重量轻，刚性差，难以判断是否给钻头加上所需钻压，因而钻井效率低。00086、深井钻井中，钻具所受泥浆浮力和井壁摩阻大，钻压不能有效地加给钻头，因此钻速低。0009上述弊端是现有钻井技。
9、术不可避免的、且又难以解决的弊端，只有改变现有加压方式和钻压测量指示方法，采用本发明的内容，才能在各种井型的钻井过程中，给钻头加上所需钻压，避免“假钻压”现象，随时指示钻井操作人员及时送钻。发明内容0010本发明的目的在于设计一种能够克服现有钻井技术的弊端、使钻井操作者随时了解井下钻头的钻压值、并能够适时给钻头施加所需钻压的一种液力加压器。本发明包括一个或者多个液力加压装置、一个扭矩传动装置和一个钻压跟踪预警器。所述的液力加压装置包括上接头、液缸筒、中空活塞、连接管、呼吸器；上接头通过钻杆丝扣与液缸筒连接，中空活塞通过密封圈与液缸筒实现动密封配合；呼吸器安装在液缸筒的圆柱壁上，液缸筒的下端通过。
10、钻杆丝扣，可与另一个液力加压装置连接，或者与扭矩传动装置连接，用以提高液力加压值。所述的扭矩传动装置包括内方套、外方轴、密封圈、压力平衡机构、挡圈，用于传递钻井扭矩破碎地层岩石；外方轴顶端安装有挡圈，其上部是圆柱形状，并安装有压力平衡机构，其中部是外多边形状与内方套配合，其底部通过钻杆螺纹与中轴连接，或者与中轴是一体的，本发明中，外方轴与中轴是一体的；压力平衡机构通过密封圈分别与内方套的上部圆孔面和外方轴的上部圆柱面构成动密封配合，用于平衡因外方轴和中轴与密封缸的相对移动，产生的容积变化；内方套的顶端通过钻杆丝扣与液力加压装置的液缸筒连接，其底端通过钻杆丝扣与钻压跟踪预警器连接，内方套的内孔上。
11、部是内圆孔形状，下部是内多方形说明书CN102242606ACN102242611A2/5页4状。所述的钻压跟踪预警器包括信号装置、密封缸、中轴、密封机构、排液机构；中轴是中空的柱体，中轴的上端通过钻杆丝扣与外方轴连接，本发明中轴与外方轴是一体的；中轴的上部是圆柱体，并安装有密封圈，与密封缸配合，中轴中部的圆柱体里安装有至少一个信号装置，中轴的底端有钻杆丝扣可与钻具连接，或者与钻头连接，在钻杆丝扣的根部加工有自激振动腔，使中轴的内孔在自激振动腔处，突然加大；密封缸是中空圆柱状，上部内孔面与安装在中轴的密封圈配合形成动密封，中部内孔面上安装有密封圈和加工有多道凹槽，与中轴下部柱面构成多级动密封配。
12、合和多级间隙配合，下部内孔直径加工较大，用以安装钢结合金环，密封缸的上、下端通过钻杆丝扣分别与内方套和丝堵连接；信号装置是由中轴上的信号孔、硬质合金嘴、密封圈、压帽、防松块组成；用以发生泥浆泵压力信号，跟踪和指示钻压跟进状况。0011现有钻井技术的主要弊端是钻压值不具有真实性和可知性，这是现有钻井加压方式难以克服的缺陷，因此，必须改善现有钻井加压方式。将本发明连接在钻具和钻头之间，在给钻头施加钻压的同时，能够随钻跟踪钻压值，当钻压值减少了，或者钻压没有加在钻头上时，信号装置伸出钻压预警器的密封机构，进入排液机构，钻具中增加了泥浆出口，钻具中泥浆压力降低，地面的泥浆泵输出压力降低，指示钻井操作者。
13、及时送钻，或者采取措施给钻头加压。当钻压加给钻头时，信号装置进入钻压预警器的密封机构中，硬质合金嘴被密封，泥浆压力又恢复到原来的值，此时的钻压值既有液力加压值，又有钻铤的重量值。本发明解决了在定向井、大位移井、水平井眼中，难以给钻头加压和“假钻压”的问题，同时还能有效地吸收来自钻具的冲击振动，保持钻头破碎地层岩石所需的冲击振动，是现有减震器所不能比拟的现有减震器不仅吸收钻具的振动，而且把来自钻头的有效振动也吸收了，反而降低了钻井速度。因此本发明能够提高钻井速度30以上，延长钻头、钻具的使用寿命50以上。0012本发明操作简单，操作者利用泥浆泵的液力给钻头施加钻压，钻压值稳定，并且能够随时送钻，。
14、随时跟踪钻压。0013本发明操作准确，操作者利用泥浆泵压力的变化及时预报钻压值变化，及时预警操作者采取措施施加钻压。0014本发明操作灵活，使用本发明可根据所钻地层岩石的可钻性和所需钻压值，增减液力加压器的个数，或者设置泥浆泵的排量和泵压，使液力加压器产生不同的轴向推力，给钻头施加不同的钻压，满足不同井型、不同井段的钻井需要。0015本发明性能可靠，使用本发明不消耗泥浆泵水马力，不增加操作难度，相反稳定了钻压和钻具的工况，减少或避免盲目操作，降低了作业风险，提高了操作的可靠性。0016在各种井型中使用本发明，都不会对现有技术装备和对井壁产生不利影响，与现有装备和现有钻井工艺有很好的配套性，例如。
15、循环泥浆时，钻具被提离井底，一种液力加压装置处于最大拉伸状态，为了提高泥浆泵循环泥浆排量，降低循环泵压，一种液力加压装置提供了多个泥浆循环通道，与钻头水眼一起组成了泥浆由钻具水眼到井眼环空的出口，并且不会冲蚀井壁和钻具。附图说明0017图1是本发明的一种结构示意图；说明书CN102242606ACN102242611A3/5页50018图2是液力加压器的一种结构示意放大图；0019图3是钻压跟踪预警器的信号装置的一种结构示意放大图；0020图4是扭矩传动装置和钻压跟踪预警装置的结构示意图；0021图5是中轴结构示意放大图；0022图6是挡圈结构示意放大图；0023图7是平衡机构结构示意放大图；。
16、0024图8是内方套结构示意放大图；0025图9是密封缸结构示意放大图；0026图10是钢结硬质合金圈结构示意放大图；0027图11是丝堵结构示意放大图。具体实施方式0028实施例10029参照图1所示，进一步说明本发明的结构。本发明是由可与钻具相连接的上接头1、两组液力加压装置2和3、以及扭矩传动装置4与钻压跟踪预警器5组成。液力加压装置2的上端通过钻杆丝扣与上接头1连接，下端通过钻杆丝扣与液力加压装置3的上端连接，构成两个液力加压装置2和3的串联；液力加压装置3的下端通过钻杆丝扣与扭矩传动装置4的内方套21上端连接。扭矩传动装置4是由卡圈59、挡圈11、压力平衡机构12、外方轴20、内方套。
17、21、密封圈22和23组成；扭矩传动装置4的内方套21下端通过钻杆丝扣与钻压跟踪预警器5的密封缸25上端连接；扭矩传动装置4的外方轴20与钻压跟踪预警器5的中轴7在本例中是一个整体；外方轴20的顶端通过螺纹，或者挡圈槽安装有挡圈11，本例中是通过螺纹安装挡圈11，并通过卡圈59防止挡圈11与外方轴20的连接螺纹松动；外方轴20与内方套21配合，并通过外方轴20上端的挡圈11和中轴7的下端接头限位；外方轴20上部圆柱面上安装有平衡机构12，平衡机构12是一个环形活塞，其内环通过密封圈22与外方轴20的上部圆柱面40实现动密封配合，其外圈通过密封圈23与内方套21的上部内圆孔面45实现动密封配合。。
18、钻压跟踪预警器5是由密封缸25、信号装置13、中轴7、密封机构35和42、排液机构36组成。中轴7上安装有信号装置13，中轴7通过密封机构35和42与密封缸25的内孔面47实现动密封，并把信号装置13密封在液缸套25的内孔47中，中轴7的下接头通过钻杆丝扣可钻头或者钻具相连接。密封缸25的上端通过钻杆丝扣与内方套21连接，其下端内孔里安装有钢结合金圈24，并通过螺纹与定位圈14配合连接，并把钢结合金圈24固定在密封缸25下端的内孔48中的台阶60上。0030参照图2所示，进一步说明本发明的液力加压装置的结构。两个液力加压装置2和3是由液缸筒27、活塞9、密封圈8、密封圈26、呼吸器10组成。呼。
19、吸器10又是由液缸筒27上的呼吸孔28、滤网15、内方压盖19组成。滤网15安装在呼吸孔28的内孔台阶上，内方压盖19通过螺纹安装在呼吸孔28的内螺纹孔中，并把滤网15固定在呼吸孔28的内孔台阶上。0031参看图3所示，进一步说明本发明的信号装置的结构。本发明的信号装置13是由中轴7上的信号孔29、密封圈16、压帽17、硬质合金嘴18、防松块30组成。硬质合金嘴18安装在信号孔29的内台阶上。密封圈16可安装在硬质合金嘴上，也可安装在信号孔29中，说明书CN102242606ACN102242611A4/5页6本例中的密封圈16是安装在硬质合金嘴18上的密封圈槽中，并实现了信号孔29与硬质合金。
20、嘴的外柱面的静密封配合。压帽17通过螺纹安装在信号孔29的内螺纹孔中，并固定硬质合金嘴18与信号孔29的配合。压帽17可以采取变螺距螺纹，也可采取防松垫圈等防松技术，防止压帽在信号孔29的内螺纹孔中松动，本例中采取了在压帽17与信号孔29配合后的螺纹副的外端面上加工凹形槽31，把防松块30配合安装在凹形槽31中，并且采取冷焊技术固定压帽17、信号孔29和防松块30之间的配合，防止压帽17松动。0032实施例20033实施例2是在实施例1的基础上，进一步说明本发明的扭矩传动装置4和钻压跟踪器5的结构。参看图4至图11所示，本例中的扭矩传动装置4和钻压跟踪器5的外方轴20和中轴7是一体的。内方套2。
21、1通过钻杆丝扣与密封缸25连接。外方轴20和中轴7分别安装在内方套21和密封缸25中，外方轴20的外方面41与内方套21的内方面46构成间隙配合。平衡机构12安装在外方轴20的柱面40与内方套21的内孔面45所构成的环形空间中，密封圈22和23分别安装在平衡机构12的密封圈56和57中，并柱面40和内孔面45分别构成动密封配合。挡圈11通过螺纹51安装在外方轴20的顶部螺纹39构成螺纹付连接，并通过挡圈11上的凸台50旋紧螺纹付，为防止螺纹付松动，卡簧61安装在外方轴20的顶端卡簧槽38中。中轴加工有密封圈槽58，密封圈42安装于此，并与密封缸25的内孔面47构成动密封配合。中轴加工有信息孔2。
22、9，信号装置13安装于此。中轴的下部内孔加工有较大直径的泥浆射流自激振荡腔扩孔44。密封缸25的内孔中加工密封圈槽54和55，承压圈32和33，及密封圈6分别安装在密封槽54和55中，与中轴的下部柱面43构成动密封配合。密封缸25的下部内孔还加工有多道凹形槽34，与中轴7的下部柱面43构成迷宫密封机构。密封圈密封与迷宫密封构成了钻压跟踪预警器的密封机构，并把信号装置密封在密封缸25中。在迷宫密封机构的下部加工有较大直径的扩孔48，钢结合金圈24安装在扩孔48中，定位圈14通过螺纹副49，把钢结合金圈24固定在密封缸25的内孔48中，通过定位圈14上的盲孔53旋紧螺纹副49。钢结合金圈24与中轴。
23、7的下部柱面43的环形空间构成了钻压跟踪预警器5的排液机构，用以增加泥浆的排空通道。0034实施例30035参照图1至图11所示，进一步说明一种液力加压器的实施步骤0036步骤101把一种液力加压器接在钻头和钻铤之间，或者接在两个钻铤之间，下入井中。此时一种液力加压器处于拉伸状态，即平衡机构12的下端面62座于内方套21的内台阶65上，挡圈11的下端面64座于平衡机构12的上端面63上，同时信号装置13的硬质合金嘴18正对着排液机构的36的钢结合金圈24。0037步骤102当循环泥浆时，活塞9被泥浆压力推向下始点，即靠近呼吸器10。部分泥浆经钻头喷嘴流出，另一部分泥浆通过硬质合金嘴18，经中轴。
24、7与钢结合金圈24的环形空间流出。保证以低泵压、大排量循环泥浆。0038步骤103正常钻进时，中轴7的台阶面66与定位套14接触，把部分钻铤的重量施加于钻头。此时，挡圈11的凸台50把活塞9推至上始点，即靠近上接头1。钻压跟踪预警器5的信号装置13进入密封缸25的内孔面47中，密封机构35将信号装置13密封在密封缸25的内孔面47中。平衡机构12视密封缸25内容积的变化自动移动，钻进泥浆只有通过钻头喷嘴流出，保证钻井正常进行。液力加压装置2的活塞9上下的压差，所产生的压力说明书CN102242606ACN102242611A5/5页7P1作用于液力加压器3的活塞上，并作用于挡圈11上的凸台50。
25、上；通过活塞9下端的锯齿37，在液力加压装置3的活塞上下产生压差，并由此产生压力P2作用于挡圈11上的凸台50上；通过挡圈11的两个凸台50之间的缝隙，泥浆在外方轴20和中轴7两端产生压差，并产生压力P3，作用于挡圈11上的两个凸台50之间；作用在挡圈11上端面的压力P是P1、P2和P3之和，压力P是泥浆液力施与钻头上的钻压，并通过中轴7传递给钻头，构成正常钻进所需钻压的一部分。0039步骤104若钻压没有加在钻头上，或者钻头没有接触井底，则液力加压装置2、3的活塞9和中轴7被泥浆压力推至下始点，信号装置13正对着钢结合金圈24，钻具中的高压泥浆增添了流出通道，泥浆压力突然下降，地面的泥浆泵压。
26、力表及时反映出压力的降低，并发出钻压预警信号，指示操作者采取措施，给钻头送钻加压。0040步骤105若钻压没有完全加在钻头上，或者钻头施与地层岩石的钻压减少了时，则液力加压装置2、3的活塞9和中轴7被泥浆压力推向下始点一段距离，当信号装置13正对着密封机构36的迷宫密封机构凹槽34时，随着中轴7的不断伸出，泥浆压力不断地降低，地面的泥浆泵压力表值不断的降低，并预警钻压的不断的降低，指示操作者采取措施，及时送钻加压。0041步骤106钻井泥浆射流经过中轴7的中心孔67，流过扩孔44时，卷吸扩孔44中的泥浆，使扩孔44中的压力降低，同时在高速射流与相对静止的扩孔44中的泥浆之间，剪切生成高速低压旋。
27、涡区，产生空泡，随着空泡的增大和破灭，在扩孔44中产生空化震荡，形成空化脉动射流。这种空化脉动射流又经钻头水眼和喷嘴的强化，产生声谐共振空化射流，提高了空化脉动射流的瞬时速度，射入井底相对静止的泥浆中，进一步诱发空化现象，使井底产生涡环流，并引起井底瞬间低压，减少了井底岩石碎屑的压持效应，提高了钻井速度。0042最后所应该说明，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改，或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。说明书CN102242606ACN102242611A1/3页8图1图2说明书附图CN102242606ACN102242611A2/3页9图3图4图5图6图7图8图9说明书附图CN102242606ACN102242611A3/3页10图10图11说明书附图CN102242606A。