行星磨銑式破巖裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種行星磨銑式破巖裝置，主要由殼體、容積式動(dòng)力總成、旁通孔、穩(wěn)定器、傳動(dòng)軸、下接頭、鉆頭組成，其中，容積式動(dòng)力總成與傳動(dòng)軸的中心軸重合，構(gòu)成鉆頭中心軸；殼體、穩(wěn)定器、下接頭的中心軸重合，構(gòu)成井眼中心軸；鉆頭中心軸7和井眼中心軸8不重合。該裝置可使鉆頭產(chǎn)生行星式運(yùn)動(dòng)，解決了常規(guī)鉆頭中心線速度低破巖能量不足的問題，為鉆頭破巖提供高轉(zhuǎn)速和大扭矩，具有利用小尺寸鉆頭鉆成大尺寸井眼的功能，打破了傳統(tǒng)一個(gè)鉆頭只能鉆單一尺寸井眼的局限，在提高破巖效率的同時(shí)降低鉆井綜合成本；能獲得更大的切削量，也能使鉆具組合更加穩(wěn)定，有利于控制井眼質(zhì)量，還能防止巖屑重復(fù)切削，促進(jìn)巖屑上返。
【專利說明】
行星磨銑式破巖裝置
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，尤其是一種行星磨銑式破巖裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于深層油氣藏的開發(fā)，隨著井深的增加，巖層更加堅(jiān)硬難以破碎，嚴(yán)重影響了機(jī)械鉆速的提尚，而現(xiàn)有常規(guī)破巖鉆井技術(shù)不能滿足提速提效的工藝要求。PDC鉆頭面臨的主要問題是大尺寸井眼鉆速慢、高研磨性地層鉆頭磨損嚴(yán)重、大尺寸或高性能鉆頭價(jià)格昂貴、鉆頭中心線速度低破巖能量不足。新型鉆井技術(shù)如激光鉆井、熱能鉆井、粒子沖擊鉆井還不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，為石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探提出一種結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，控制精度高，操作方便的行星磨銑式破巖裝置。該裝置在發(fā)揮常規(guī)鉆井工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，進(jìn)一步提高堅(jiān)硬巖石、高研磨性巖石的破巖能力，打破國外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)小尺寸鉆頭鉆成大尺寸井眼的功能，提高井眼質(zhì)量的控制能力，降低鉆井綜合成本，縮短施工作業(yè)周期，滿足深層油氣藏高效開發(fā)鉆井的工藝要求，對(duì)于提升深層油氣藏高效開發(fā)的鉆井工藝技術(shù)水平具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]行星磨銑式破巖裝置，主要由殼體1、容積式動(dòng)力總成2、旁通孔4、穩(wěn)定器5、傳動(dòng)軸
6、下接頭10、鉆頭9組成，其中，容積式動(dòng)力總成2、傳動(dòng)軸6均安裝在殼體I內(nèi)部，傳動(dòng)軸6上部與容積式動(dòng)力總成2結(jié)合部設(shè)有旁通孔4，傳動(dòng)軸6下部與下接頭10連接，下接頭10位于殼體I下部，下接頭10與鉆頭9連接，其特征在于:容積式動(dòng)力總成2與傳動(dòng)軸6的中心軸重合，構(gòu)成鉆頭中心軸7;殼體1、穩(wěn)定器5、下接頭10的中心軸重合，構(gòu)成井眼中心軸8;鉆頭中心軸7和井眼中心軸8不重合。
[0006]上述方案進(jìn)一步包括:
[0007]容積式動(dòng)力總成2與傳動(dòng)軸6之間安裝聯(lián)軸器3。
[0008]殼體I外部安裝穩(wěn)定器5。
[0009]所述穩(wěn)定器5是滾輪穩(wěn)定器，或者是螺旋穩(wěn)定性穩(wěn)定器，或者是直棱型穩(wěn)定器。
[0010]本實(shí)用新型的效果主要體現(xiàn)在:
[0011]將行星磨銑式鉆孔技術(shù)與鉆井工藝相結(jié)合，行星磨銑式破巖裝置使得鉆頭能夠以行星式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)切削巖石，較常規(guī)單軸旋轉(zhuǎn)破巖方式，所鉆井眼質(zhì)量更好，鉆柱穩(wěn)定性更強(qiáng)，適用于各種類型鉆頭(牙輪鉆頭、PDC鉆頭)的技術(shù)要求，與常規(guī)破巖技術(shù)相比，在相同能耗和鉆井周期的條件下，能夠切削更多的巖石，即鉆進(jìn)速度更快、破巖效率更高；而且小尺寸鉆頭較大尺寸鉆頭便宜，又能夠鉆出大尺寸井眼，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，利用行星磨銑式破巖裝置鉆井，平均提高鉆井效率56.7%，節(jié)省鉆井周期5-8天，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。
[0012]同時(shí)，行星磨銑式破巖裝置還具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、性能可靠、操作方便特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的行星磨銑式破巖裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的行星磨銑式破巖裝置的下接頭與鉆頭組合示意圖。
[0015]圖3是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的行星磨銑式破巖裝置旋轉(zhuǎn)過程中鉆頭在井眼中的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。
[0016]圖中1-殼體、2-容積式動(dòng)力總成、3-聯(lián)軸器、4-旁通孔、5-穩(wěn)定器、6_傳動(dòng)軸、7_鉆頭中心軸、8-井眼中心軸、9-鉆頭、I O-下接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
[0018]參照?qǐng)D1，行星磨銑式破巖裝置，主要由殼體1、容積式動(dòng)力總成2、旁通孔4、穩(wěn)定器
5、傳動(dòng)軸6、下接頭10、鉆頭9組成，其中，容積式動(dòng)力總成2、傳動(dòng)軸6均安裝在殼體I內(nèi)部，傳動(dòng)軸6上部與容積式動(dòng)力總成2結(jié)合部設(shè)有旁通孔4，傳動(dòng)軸6下部與下接頭10連接，下接頭10位于殼體I下部，下接頭10與鉆頭9連接，其實(shí)質(zhì)性區(qū)別在于:容積式動(dòng)力總成2與傳動(dòng)軸6的中心軸重合，構(gòu)成鉆頭中心軸7;殼體1、穩(wěn)定器5、下接頭1的中心軸重合，構(gòu)成井眼中心軸8;鉆頭中心軸7和井眼中心軸8不重合。
[0019]上述實(shí)施例進(jìn)一步包括:
[0020]容積式動(dòng)力總成2與傳動(dòng)軸6之間安裝聯(lián)軸器3。
[0021]殼體I外部安裝穩(wěn)定器5。
[0022]所述穩(wěn)定器5是滾輪穩(wěn)定器，或者是螺旋穩(wěn)定性穩(wěn)定器，或者是直棱型穩(wěn)定器。
[0023]本實(shí)用新型的工作原理和效果:
[0024]鉆井破巖時(shí)，將鉆頭與下接頭連接，然后開動(dòng)地面轉(zhuǎn)盤和液壓栗，當(dāng)鉆井液進(jìn)入行星磨銑式破巖裝置后，鉆井液驅(qū)動(dòng)容積式動(dòng)力總成開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)下接頭轉(zhuǎn)動(dòng)，下接頭轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)鉆頭開始自轉(zhuǎn)破巖，鉆井液經(jīng)過容積式動(dòng)力總成后，經(jīng)旁通孔進(jìn)入傳動(dòng)軸內(nèi)部，然后到達(dá)下接頭，最后經(jīng)過鉆頭到達(dá)井底。與此同時(shí)，由于地面轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩通過鉆柱傳遞至行星磨銑式破巖裝置殼體到達(dá)鉆頭，也驅(qū)動(dòng)鉆頭隨著行星磨銑式破巖裝置殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)破巖，當(dāng)行星磨銑式破巖裝置中不同構(gòu)件分別繞著各自的中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就使得鉆頭同時(shí)具有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)。由于容積式動(dòng)力總成、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸的中心軸與鉆頭中心軸重合，而殼體、穩(wěn)定器、下接頭的中心軸與井眼中心軸重合，就使得鉆頭中心軸與井眼中心軸產(chǎn)生偏心，隨著鉆頭自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行，鉆頭在井底就形成了行星式運(yùn)動(dòng)。行星式運(yùn)動(dòng)既能使小尺寸鉆頭具有鉆成大尺寸井眼的功能，又能最大限度的切削井底巖石，從而獲得更高的鉆進(jìn)速度，還能夠控制井眼質(zhì)量，同時(shí)也克服了常規(guī)鉆頭中心線速度低破巖效率差的不足。行星磨銑式破巖裝置使得鉆頭能夠以行星式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)切削巖石，較常規(guī)單軸旋轉(zhuǎn)破巖方式，所鉆井眼質(zhì)量更好，鉆柱穩(wěn)定性更強(qiáng)，適用于各種類型鉆頭(牙輪鉆頭、PDC鉆頭)的技術(shù)要求，與常規(guī)破巖技術(shù)相比，在相同能耗和鉆井周期的條件下，能夠切削更多的巖石，即鉆進(jìn)速度更快、破巖效率更高;而且小尺寸鉆頭較大尺寸鉆頭便宜，又能夠鉆出大尺寸井眼，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.行星磨銑式破巖裝置，主要由殼體(I)、容積式動(dòng)力總成(2)、旁通孔(4)、穩(wěn)定器(5)、傳動(dòng)軸(6 )、下接頭(1 )、鉆頭(9 )組成，其中，容積式動(dòng)力總成(2 )、傳動(dòng)軸(6 )均安裝在殼體(I)內(nèi)部，傳動(dòng)軸(6)上部與容積式動(dòng)力總成(2)結(jié)合部設(shè)有旁通孔(4)，傳動(dòng)軸(6)下部與下接頭(10)連接，下接頭(10)位于殼體(I)下部，下接頭(10)與鉆頭(9)連接，其特征在于:容積式動(dòng)力總成(2)與傳動(dòng)軸(6)的中心軸重合，構(gòu)成鉆頭中心軸(7);殼體(I)、穩(wěn)定器(5)、下接頭(10)的中心軸重合，構(gòu)成井眼中心軸(8);鉆頭中心軸(7)和井眼中心軸(8)不重合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星磨銑式破巖裝置，其特征是:容積式動(dòng)力總成(2)與傳動(dòng)軸(6)之間安裝聯(lián)軸器(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行星磨銑式破巖裝置，其特征是:殼體(I)外部安裝穩(wěn)定器(5)04.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行星磨銑式破巖裝置，其特征是:所述穩(wěn)定器(5)是滾輪穩(wěn)定器，或者是螺旋穩(wěn)定性穩(wěn)定器，或者是直棱型穩(wěn)定器。
【文檔編號(hào)】E21B4/02GK205445460SQ201521113396
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日
【發(fā)明人】李文飛, 耭應(yīng)春, 李玄燁, 周延軍, 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