專利名稱：：水平井推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型是一種用于石油鉆井水平井給鉆頭加壓的一種井下工具。鉆水平井時(shí)，鉆具在水平井中由于受摩擦阻力作用，指重表所顯示的值并不是加給鉆頭的全部壓力，鉆頭上真實(shí)鉆壓是很難了解的，因而也不可能做到正確的鉆壓。為解決水平井給鉆頭加上鉆壓，有時(shí)不得不采取猛剎猛放送鉆，這種做法影響鉆井效率和鉆頭壽命。美國研制了大斜度井下套管推進(jìn)器《國外鉆井技術(shù)》1992年第4期第33頁，但不能傳遞扭矩，不能將動力傳到鉆頭上。本人1985年研制成功的自動送鉆液力減震器《專利號8520286.3》沒考慮到現(xiàn)在發(fā)展情況，只能用于直井，不能適用于有曲率半徑的水平井，而且每行程終了不知道工具在井下工作情況。本實(shí)用新型的目的提供一種水平井推進(jìn)器，解決鉆水平井加鉆壓問題，和現(xiàn)在鉆水平井鉆具受摩阻影響，鉆壓不真實(shí)問題。它的優(yōu)點(diǎn)鉆壓不受摩阻影響，鉆壓真實(shí)，還有一個(gè)行程終了告示機(jī)構(gòu)，不需要等待鉆具完全伸直指重表回零就可進(jìn)行下一次送鉆，節(jié)省每個(gè)回次時(shí)間。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在鉆頭之上串聯(lián)數(shù)個(gè)缸筒活塞機(jī)構(gòu)，活塞的下腔與缸筒外面環(huán)空相通，活塞的上腔與鉆頭連通，利用內(nèi)外壓力差推動活塞桿向下運(yùn)動，推動鉆頭前進(jìn)，前進(jìn)到一個(gè)行程時(shí)，活塞桿上的滑閥孔與環(huán)空連通，壓力驟降告之行程終了。實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施及附圖給出。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型提出的水平井推進(jìn)器的剖面圖。下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的具體結(jié)構(gòu)原理細(xì)節(jié)及工作情況。工具主要由上接頭(1)，聯(lián)接在上接頭(1)下面的缸筒(2)，聯(lián)接在缸筒(2)下面缸筒(8)，缸筒(11)聯(lián)接在缸筒(8)下面，最下面是下接頭(15)。在每個(gè)缸筒內(nèi)裝有尺寸相同的活塞(3)，活塞(3)裝在活塞桿(6)和(10)及伸縮桿(14)的上端，為了防止松動，都用鎖緊螺母(9)固定，活塞(3)上裝有三道Y型密封圈，上面兩道密封圈向上，起密封作用，下面一道密封圈向下，超括泥作用?；钊麠U(6)和(10)居于缸筒的中間位置，上端在缸筒內(nèi)，下端伸出缸筒(2)和缸筒(8)的外面。缸筒(2)和(8)的下端公接頭內(nèi)裝有尺寸相同的Y型密封圈(7)，密封活塞桿(6)和(10)，缸筒(2)，(8)，(11)的下部均有阻尼孔(s)，不致于阻尼孔(s)與環(huán)空相通。在可以傳遞矩的斷面6方以上或花鍵伸縮桿(14)裝在下接頭(15)孔內(nèi)并伸入缸筒(11)內(nèi)，在伸縮桿(14)中上部有兩塊半園形擋瓦(13)卡在伸縮桿(14)上，用于限定伸縮桿(14)向下行程，防止伸縮桿(14)伸出落入井內(nèi)。上接頭(1)，缸筒(2)，缸筒(8)，下接頭(15)，它們的聯(lián)接均采用API標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接。行程終了告示機(jī)構(gòu)裝在缸筒(2)內(nèi)的活塞桿(6)上，機(jī)構(gòu)上有滑閥(5)和在滑閥(5)上部回位彈簧(4)，活塞桿(6)下行到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，滑閥(5)上行，滑閥上的孔K與活塞桿上的孔T相通，高壓腔A與低壓腔B相通，經(jīng)阻尼孔S與環(huán)空相通，鉆頭壓降突然降低，地面泵壓力表突然降低，告之已走完一個(gè)行程，不需要等待鉆柱完全伸直指重表慢慢回零，去進(jìn)行第二個(gè)行程，可節(jié)省很多時(shí)間，下放工具時(shí)活塞桿相對退回，滑閥(5)在回位彈簧(4)作用下自動回位封閉K孔。泥漿經(jīng)鉆鋌流入上接頭(1)，缸筒(2)，活塞桿(6)，(10)的中心孔，從活塞桿(6)和(10)的最下端P充滿缸筒，另一部份從鉆頭流出，經(jīng)過鉆頭噴咀節(jié)流作用，在工具內(nèi)形成高壓區(qū)A。阻尼孔S與環(huán)空相通，活塞下端容積區(qū)B為低壓區(qū)。活塞在壓差作用下被壓下行推動伸縮桿(14)伸出，與伸縮桿(14)聯(lián)接的鉆頭產(chǎn)生向下推力，這力就是對鉆頭施加的鉆壓，它的大小等于鉆頭壓降乘于高壓區(qū)活塞凈面積，工具可由1-3級組成，向下總推力就是每級推力之和，鉆壓數(shù)值決定于活塞凈面積與噴咀壓力降，鉆壓與摩阻無關(guān)，解決了有曲率井和水平井鉆具與井壁摩阻太大，鉆壓不真實(shí)和加不上鉆壓問題。工具結(jié)構(gòu)尺寸和噴咀確定以后，鉆壓大小取決于排量，泥漿比重，且與排量成平方關(guān)系，若需改變鉆壓，稍為改變排量即可實(shí)現(xiàn)，鉆井排量不變，鉆壓穩(wěn)定不變，自動跟上破碎巖石應(yīng)有的鉆壓，沒有多余的不合理鉆壓，也沒有鉆壓不足，可以提高鉆井效率。使用方法1、缸筒級數(shù)選擇圖2，圖3，圖4是一個(gè)系列的工具鉆壓與鉆頭噴咀關(guān)系線圖，工具外直徑120mm用圖2，工具外直徑165mm用圖3，工具外直徑178mm用圖4，關(guān)系線終端代碼1、2、3表示上接頭(1)以下缸筒組合方式，1表示缸筒(2)+缸筒(8)+缸筒(11)，2表示缸筒(2)+缸筒(8)，3表示缸筒(11)。根據(jù)鉆井工藝要求確定鉆壓，例如工具直徑178mm，設(shè)計(jì)鉆壓160KN，按鉆壓和噴咀壓降關(guān)系直線選擇缸筒組合，選擇鉆壓范圍重疊最多的缸筒級，選用圖4第2條直線缸筒組合為(2)+(11)，鉆壓范圍120-220KN，對應(yīng)噴咀壓降5-9Mpa。反之，如果用第3條直線，缸筒組合為上接頭(1)+缸筒(11)，就要求噴咀壓降很高才能獲得高鉆壓，噴咀壓降17Mpa時(shí)，鉆壓160KN。如果采用第1條直線，缸筒組合上接頭(1)+缸筒(2)+缸筒(8)+缸筒(11)，噴咀壓降5Mpa，鉆壓160KN，噴咀壓降過低，一般低鉆壓，高噴咀壓降采用上接頭(1)+缸筒(11)組合，大鉆壓，低噴咀壓降采用上接頭(1)+缸筒(2)+缸筒(8)+缸筒(11)。2、根據(jù)上返速度確定泥漿泵排量Q。3、選擇噴咀。噴咀總面積A＝0.2317Q(r/ΔP)0.5CM2式中Q-排量(l/s)r-泥漿比重(g/CM3)ΔP-噴咀壓力降(Mpa)4、計(jì)算鉆壓，在缸筒級數(shù)選擇時(shí)，粗略的定出鉆壓，但因選標(biāo)準(zhǔn)噴咀時(shí)，噴咀面積已有改變，須按下式重新計(jì)算。W＝K×r×Q2/A2KN式中W-鉆壓(KN)r-泥漿比重(g/cm3)Q-排量(l/s)A-數(shù)個(gè)噴咀的總面積(cm2)例178缸筒組合(2)+(11)，K值1.22，r＝1.48g/cm3，Q＝25l/s，三個(gè)D10噴咀A＝2.36cm2W＝1.22×1.4×252/2.362＝191.7KN5、計(jì)算噴咀壓降，水平井推進(jìn)器可直接接鉆頭上，接在鉆頭上時(shí)噴咀壓力降按下式計(jì)算P1＝0.054r×Q2/A2Mpa式中r-泥漿比重(g/CM3)Q-排量(l/s)A-噴咀總面積(cm2)K-工具結(jié)構(gòu)系數(shù)與缸筒組合方法有關(guān)</tables>權(quán)利要求1.水平井推進(jìn)器最上端是上接頭(1)，聯(lián)接在上接頭(1)下面的是缸筒(2)，缸筒(2)內(nèi)有活塞桿(6)，上端在缸筒內(nèi)，下端伸出缸筒接頭外面，活塞桿(6)上端有活塞(3)，各活塞及壓緊螺母(9)寸相同都可互換，活塞(3)下面，活塞桿(6)的中部有行程終了告示機(jī)構(gòu)的滑閥(5)，滑閥(5)上有孔K，活塞桿(6)上有孔T，回位彈簧(4)裝在滑閥(5)與活塞(3)之間的活塞桿(6)上，缸筒(8)聯(lián)接在缸筒(1)下面，缸筒(8)里面有活塞桿(10)活塞(3)及鎖緊螺母(9)，缸筒(11)聯(lián)接在缸筒(8)下面，可以傳遞扭矩的，斷面形狀為6方以上或花鍵形狀的伸縮桿(4)套入下接頭(15)孔內(nèi)，伸縮桿(14)中部卡上兩塊半園形的擋瓦(13)，伸縮桿(14)最上端是活塞(3)和壓緊螺母(9)，將伸縮桿(14)及其上面另件全裝入缸筒(11)內(nèi)，并旋緊下接頭(15)與缸筒(11)的螺紋，在缸筒(2)，(8)，(11)的下部，靠近缸筒接頭處的上部有阻尼孔S，S與低壓腔B和環(huán)空相通，高壓泥漿流入缸筒經(jīng)過活塞桿最下端的孔P充滿A腔，A腔壓力大天B腔，壓力差推動活塞下行，當(dāng)下行到滑閥(5)與缸筒(2)最下部接觸時(shí)，滑閥(5)上的孔K與活塞桿(6)上的孔T相通時(shí)，高壓腔A與低壓腔B相通，壓力驟降，告示一個(gè)行程終了，其特征在于裝在于缸筒(2)內(nèi)的活塞桿(6)上有一個(gè)行程終了告示機(jī)構(gòu)是由滑閥(5)和回位彈簧(4)組成，滑閥(5)上有1-4個(gè)孔K總面積1-6cm2，活塞桿(6)上1-4個(gè)孔總T面積1-4cm2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井推進(jìn)器，其特征在于缸筒(2)，(8)，(11)下端靠近接頭略上位置，有低壓區(qū)B通向環(huán)空的1-4個(gè)阻尼孔S總面積1-6cm2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井推進(jìn)器，其特征在于所述的斷面形狀6方以上或花鍵形狀的伸縮桿(14)套入下接頭(15)孔內(nèi)的斷面積為20-80cm2。專利摘要水平井推進(jìn)器是用于石油鉆井鉆水平井給鉆頭加鉆壓的一種井下工具。解決鉆水平井時(shí)加不上鉆壓和受摩阻影響鉆壓不真空問題,由1—3級缸筒和活塞及活塞桿串聯(lián)而成的液力推進(jìn)機(jī)械,在工具內(nèi)與環(huán)空壓差作用下,實(shí)現(xiàn)不受摩阻影響推動鉆頭平穩(wěn)前進(jìn),其特征在第1級缸筒內(nèi)有行程終了告示機(jī)構(gòu),可以知道工具在井下工作情況。文檔編號E21B7/04GK2284294SQ9622733公開日1998年6月17日申請日期1996年3月6日優(yōu)先權(quán)日1996年3月6日發(fā)明者張益友申請人:張益友