一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置.pdf

一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置，由脉冲芯子，长垫圈，芯子套筒，旋流抽吸短节，抽吸喷嘴五部分组成。所述脉冲芯子外表分为两段，外表下段直径较大，外表上段直径较小，芯子内部有两个流线型振荡腔室。所述旋流抽吸短节外表分为两段，外表下段外径较小，并有外螺纹，其外螺纹与芯子套筒内孔上段内螺纹相连接，外表上段外径较大，并均布有三个螺旋槽体，在三个螺旋槽体上各有一个小孔，三个小孔在同一个截面上。所述抽吸喷嘴有三个，分别安装在螺旋槽体的三个小孔上。本实用新型的有益效果是，利用旋流抽吸短节脉动式的降低井底压差，改善钻头与井底岩石的受力状况，有效提高钻头的破岩效率。

1.  一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置，其特征在于，由脉冲芯子(1)，长垫圈(2)，芯子套筒(3)，旋流抽吸短节(4)，抽吸喷嘴(5)五部分依次连接组成。

2.  根据权利要求1所述的所述的降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置，其特征在于，所述脉冲芯子(1)外表分为两段，外表下段直径较大，外表上段直径较小，芯子内部有两个流线型振荡腔室(6)，两个腔室(6)由从上到下逐渐变大的孔径串联起，上孔径与上部钻铤内径尺寸相同，下孔径与钻头孔径尺寸相同。

3.  根据权利要求1所述的所述的降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置，其特征在于，所述旋流抽吸短节(4)外表分为两段，外表下段外径较小，并有外螺纹，其外螺纹与芯子套筒内孔上段内螺纹相连接，外表上段外径较大，并均布有三个螺旋槽体(7)，在外表上段三个螺旋槽体(7)上各有一个小孔，三个小孔在同一个截面上。

4.  根据权利要求1所述的所述的降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置，其特征在于，所述抽吸喷嘴(5)有三个，分别安装在螺旋槽体(7)的三个小孔上，安装后的抽吸喷嘴(5)的射流方向与螺旋槽的旋转方向相同，并斜向上射流。

一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置
所述技术领域
本实用新型涉及一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置，能降低井底围压，配合脉冲射流，提高钻进速度。
背景技术
在钻井过程中，提高机械钻速意味着钻井成本的大幅度降低。目前国内外为提高钻速，提出了多种方案及措施。例如：美国Tempress公司利用瞬变流原理研发的Hydropulse负压脉冲工具；加拿大Waltech公司基于附壁射流原理研发的负压脉冲工具；北京石油大学研制的LPMS-1型脉冲调制器；胜利油田研制的MCP-178型机械阻断式脉冲工具。这些工具都具有一个显著特点，利用活塞或阀门等零件间断性的阻断流体，使流体脉冲形成，产生高压射流，同时将流体的动能转化成机械能传递给钻头，增加钻头的破岩力度。这些工具现场应用效果较好，但具有内部零件复杂、易破坏和费用较高的缺点。钻井实践表明，除了上述的工作原理能高效破岩之外，使井底围压降低，减小井底岩石强度，同时配合脉冲射流也能达到同样的提高破岩效率的功能。
实用新型内容
为克服目前国内外大多数负压脉冲工具内部零件复杂、易破坏和费用较高的缺点，本实用新型提供一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置，通过脉冲芯子将流体调制成间歇射流，利用旋流抽吸短节产生的流体高速旋转，对井底流体进行脉动抽吸，以此降低井底压差，达到提高钻进速度的目的。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置由脉冲芯子，长垫圈，芯子套筒，旋流抽吸短节，抽吸喷嘴五部分依次连接组成。所述脉冲芯子外表分为两段，外表下段直径较大，外表上段直径较小，芯子内部有两个流线型振荡腔室，两个腔室由从上到下逐渐变大的孔径串联起，上孔径与上部钻铤内径尺寸相同，下孔径与钻头孔径尺寸相同，当流体通过脉冲芯子时，在芯子内部形成间歇射流。所述旋流抽吸短节外表分为两段，外表下段外径较小，并有外螺纹，其外螺纹与芯子套筒内孔上段内螺纹相连接，外表上段外径较大，并均布有三个螺旋槽体，俯视旋流抽吸短节，可见槽体截面形状为圆弧型，并按120度均匀分布在圆周上，在外表上段三个螺旋槽体上各有一个小孔，三个小孔在同一个截面上。所述抽吸喷嘴有三个，分别安装在螺旋槽体的三个小孔上，安装后的抽吸喷嘴的射流方向与螺旋槽的旋转方向相同，并斜向上射流，脉冲芯子相当于一种水力开关，当开关关闭时，高速钻井液被迫停留在腔室内，进行能量聚集，在该滞留时间里，井底钻井液仍保持高速向环空中流动，此刻，井底压差降低，而设置旋流抽吸短节的目的是，在该滞留时间内，使井底流体产生强制旋转并加大降低井底压差的强度，以至减小钻屑的井底压持效应，使钻头更易破碎岩石，当脉冲开关打开时，高速钻井液强力射至井底岩石(这一射流明显强于普通钻头的射流)，正好对破碎的岩石进行水力破岩，而旋流抽吸短节产生的强制流体旋转将加大对钻头的清洗，水力开关反复的工作后，即在井底产生周期性的脉动低压，同时，这种工具通过抽吸喷嘴将憋在腔内的流体释放进环空，防止装置因为憋压而胀破，起到安全性的防范功能。
本实用新型的有益效果是，利用旋流抽吸短节脉动式的降低井底压差，改善钻头与井底岩石的受力状况，有效提高钻头的破岩效率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1一种降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置。图中1.芯子套筒；2.脉冲芯子；3.长垫圈；4.旋流抽吸短节；5.抽吸喷嘴；6.流线型振荡腔室7.螺旋槽体。
具体实施方式
下面结合附图说明其实施例。
本实用新型降低井底压差的脉动抽吸压力钻井装置由脉冲芯子2，长垫圈3，芯子套筒1，旋流抽吸短节4，抽吸喷嘴5五部分组成。当流体从钻杆中流进时，首先经过旋流抽吸短节4，一部分流体从抽吸喷嘴5高速射出，流入环空，引起环空中的流体高速旋转，另一部分流体流入脉冲芯子2，同时，旋流抽吸短节4的外表面设有三个螺旋槽体7，随着钻柱的高速旋转，螺旋槽体7将带动周围环空的流体，进行高速旋转，由于该结构位于钻头附近，抽吸喷嘴5与螺旋槽体7的共同作用，便对钻头附近的流体的压力进行抽吸，导致井底压差降低，改变钻头与井底岩石的受力状况，流入脉冲芯子2的流体经过流线型振荡腔室6结构的调制，形成间歇射流，当间歇射流较小时，旋流抽吸短节4明显的降低了并底压差，当间歇射流较大时，旋流抽吸短节4对井底的岩屑进行了清洗，以此提高了钻头的破岩效率。