專利名稱：井下步進(jìn)式鉆井設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井裝備，具體的是涉及一種井下步進(jìn)式鉆井裝備。
背景技術(shù)：
提取地殼深層的礦產(chǎn)和熱能均涉及鉆深井。目前鉆深井均是動力在地面，通過數(shù)千米的鉆桿將扭距和壓力傳到深井底部的鉆頭。即使很粗的鋼管也都扭成麻花，大量能量消耗在鉆桿的扭曲變形。致使深井的鉆井效率很低，成本高得驚人，鉆桿重量數(shù)百噸，井架巨大，動力巨大。目前鉆斜井的動力可采用井下的泥漿馬達(dá)，但其鉆頭的力矩靠彎曲的長鉆桿在彎曲的井壁上的扭力來平衡，其鉆井效率仍然較低，而且在直井中難以運(yùn)用。能否利用泥漿的壓力，在鉆頭附近產(chǎn)生力矩，平衡鉆頭占孔的扭距。在鉆頭鉆進(jìn)若干米深后，平衡扭距的裝置再跟進(jìn)若干米，形成步進(jìn)式鉆井。這樣鉆深井的成本將大幅降低，效率將大大提高。這樣，泥漿馬達(dá)不僅可用于鉆斜井，也可用于鉆直井。此項(xiàng)各國均有探索，但因在深井的鉆頭附近產(chǎn)生平衡扭矩困難，在數(shù)千米深處實(shí)現(xiàn)步進(jìn)困難，沒能解決此項(xiàng)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對上述問題和現(xiàn)有技術(shù)提出的一種利用通用的泥漿馬達(dá)做動力并利用泥漿馬達(dá)的內(nèi)外壓降產(chǎn)生平衡力矩，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式鉆井的新途徑。本發(fā)明為解決上述問題采取的方案，其包括在泥漿馬達(dá)5與鉆桿I之間裝一套力平衡器8，力平衡器內(nèi)有一根可伸出的步進(jìn)桿4。步進(jìn)桿與泥漿馬達(dá)的上部固死。步進(jìn)桿在力平衡器內(nèi)可上下滑動，但不能轉(zhuǎn)動。力平衡器的主體與步進(jìn)桿之間有動態(tài)密封件13，此密封件與泥漿馬達(dá)和鉆頭6之間的成熟密封相似，可活動，但泥漿2難以溢出。力平衡器內(nèi)有導(dǎo)向件12，此導(dǎo)向件有通道9，允許泥漿進(jìn)出。此導(dǎo)向件與力平衡器主體固死，此導(dǎo)向件有非完整園的內(nèi)腔，只允許步進(jìn)桿上下滑動，不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)接通地面泥漿機(jī)時(shí)，力平衡器內(nèi)壓強(qiáng)增高，壓頭10伸出，并緊緊抓住井3的井壁。此壓頭有剎車片的構(gòu)造，耐磨、耐壓、摩擦系數(shù)高，并與力平衡器外殼用不透氣的彈性件11相連，它在外殼上只能伸縮，不能透過泥漿。此時(shí)，泥漿馬達(dá)5帶動鉆頭6鉆井，步進(jìn)桿逐漸下伸。當(dāng)泥漿馬達(dá)鉆到井底7即步進(jìn)桿伸到底時(shí)，與普通鉆機(jī)加長鉆桿的操作方法相似，停止供給泥漿高壓。此時(shí)壓頭縮回，力平衡器靠自身及鉆桿的重量下降，一直降到泥漿馬達(dá)的上部，等待下一次的鉆進(jìn)。鉆頭的壓力來自泥漿的垂直壓力和泥漿馬達(dá)的重量。壓頭對井壁的壓力來自力平衡器主體內(nèi)的壓力。力平衡器主體內(nèi)泥漿的壓強(qiáng)大于主體外泥漿的壓強(qiáng)，其壓強(qiáng)差即為泥漿馬達(dá)的壓降，此壓降可近于5Mpa.此發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.動力和扭矩平衡均在井下，鉆桿不必承受巨大的扭矩，對鉆桿承力的強(qiáng)度大幅減小。從而可大幅減小鉆桿的尺寸和重量，從而大幅減小井架的尺寸和重量。屆時(shí)，用3km的井架有可能鉆5km的深井。
2.動力和扭矩平衡均在井下，可省去大量用于鉆桿扭曲變形的功，故可省去井架上帶動鉆桿轉(zhuǎn)動的大量動力。3.動力和扭矩平衡均在井下，且是利用泥漿的液壓做動力。對于液壓傳動，即使傳到數(shù)千米深井下，也與淺井處的液壓動力相近。所以數(shù)千米深處鉆井的力度和效率與鉆淺井接近。從而大大提聞鉆深井的效率，降低鉆深井的成本，減短鉆深井的周期。4.因泥漿馬達(dá)緊靠力平衡器，故無需靠彎曲的長鉆桿在斜井井壁上產(chǎn)生平衡力矩。所以此步進(jìn)泥漿馬達(dá)也能用于鉆直井。


附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加以詳細(xì)說明如附圖所示，其包括在泥漿馬達(dá)5與鉆桿I之間裝一套力平衡器8，力平衡器內(nèi)有一根可伸縮的步進(jìn)桿4。步進(jìn)桿固定在泥漿馬達(dá)的上部。步進(jìn)桿在力平衡器內(nèi)可上下滑動，但不能轉(zhuǎn)動。力平衡器的主體與步進(jìn)桿之間有動態(tài)密封件13，此密封件與泥漿馬達(dá)和鉆頭6之間的密封相似，可活動，但泥漿2難以溢出。力平衡器內(nèi)有導(dǎo)向件12，此導(dǎo)向件有通道9，允許泥漿進(jìn)出。此導(dǎo)向件有非完整園的內(nèi)腔，只允許步進(jìn)桿上下滑動，不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)接通地面泥漿機(jī)時(shí)，力平衡器內(nèi)壓強(qiáng)增高，壓頭10伸出，并緊緊抓住井3的井壁。此壓頭與力平衡器外殼用不透氣的彈性件11相連。此時(shí)，泥漿馬達(dá)帶動鉆頭鉆井，步進(jìn)桿逐漸下伸。當(dāng)鉆到井底7即步進(jìn)桿伸到底時(shí)，與普通鉆機(jī)加長鉆桿的操作方法相似，停止供給泥漿高壓。此時(shí)壓頭縮回，力平衡器靠自身及鉆桿的重量下降，一直降到泥漿馬達(dá)的上部，等待下一次的鉆進(jìn)。
權(quán)利要求
1.采用泥漿的高壓強(qiáng)制成井下力平衡器8，在井下形成鉆井所需的平衡力矩。
2.井下步進(jìn)式鉆井。鉆頭每鉆深一段井孔，力平衡器就跟進(jìn)一段。
3.鉆井的動力和鉆井所需的平衡扭距均在井下。
4.用力平衡器伸出壓頭10緊緊抓住井壁形成平衡力矩。此壓頭采用耐磨、耐壓、摩擦系數(shù)高的剎車材料制成，其與外殼用不透氣的彈性件11相連，它在力平衡器的外殼上只能伸縮，不能透過泥漿。
5.限扭導(dǎo)向件12有非完整園的內(nèi)腔，只允許步進(jìn)桿4上下滑動，不得轉(zhuǎn)動。限扭導(dǎo)向件有允許泥漿進(jìn)出的通道。
6.采用井下力平衡器與泥漿馬達(dá)組成井下步進(jìn)式泥漿馬達(dá)。
7.在鉆直井時(shí)采用泥漿馬達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井設(shè)備，具體是利用泥漿壓力在井底產(chǎn)生鉆井所需平衡扭矩，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)鉆井。其包括在泥漿馬達(dá)5上裝力平衡器8，力平衡器內(nèi)有一根可伸縮的步進(jìn)桿4，它與泥漿馬達(dá)固死，它在力平衡器中可上下滑動不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)接通地面泥漿機(jī)時(shí)，力平衡器內(nèi)的壓強(qiáng)升高，壓頭10伸出，并緊抓井3的井壁。此時(shí)泥漿馬達(dá)帶動鉆頭6鉆井，步進(jìn)桿下伸。當(dāng)伸到底時(shí)，停止供給泥漿高壓，壓頭縮回，力平衡器下降直達(dá)泥漿馬達(dá)的上部，等待下次鉆進(jìn)。
文檔編號E21B4/02GK103046867SQ20111031078
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者倪元武 申請人:倪元武