本發(fā)明涉及一種用于石油天然氣鉆探工程、隧道工程、地質(zhì)鉆探，特別是油氣田鉆井中的自動調(diào)節(jié)鉆壓工具。

背景技術(shù)：

近年來，隨著石油開采難度的增加，水平井、大斜度井、小直徑井、深井、老井側(cè)鉆井在鉆井中所占的比例越來越大，在這種情況下很難實(shí)現(xiàn)高效率的鉆井。在鉆井過程中，由于鉆柱與井壁的摩擦、鉆頭鉆遇不同硬度的巖層，致使鉆頭所需要的實(shí)時鉆壓存在一定波動，但是地面施加的鉆井壓力經(jīng)過較長的傳輸后才施加于鉆頭，容易造成施加給鉆頭的壓力過大或過小。鉆壓太低，鉆速很慢；鉆壓過大，鉆頭的磨損會加劇，鉆速改進(jìn)效果也不明顯，甚至使鉆進(jìn)效果變差。再因鉆頭本身的特性以及鉆柱在井筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的各種形式的振動，井底鉆壓并不是一個恒定值。合適的鉆壓波動有利于鉆頭破碎巖石，如果鉆壓波動過大，不僅不利于巖石破碎，甚至?xí)疸@頭牙齒以及鉆頭軸承的沖擊破壞。選擇合適的鉆壓對鉆進(jìn)過程非常重要。為了在深部鉆井和水平井鉆井過程中，保持鉆頭鉆壓穩(wěn)定能夠有效輔助破巖，減少卡鉆、托壓現(xiàn)象，發(fā)明一個鉆井里面自動調(diào)節(jié)鉆壓工具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，發(fā)明一種自動調(diào)節(jié)鉆壓工具，達(dá)到自動平衡鉆井壓力，實(shí)現(xiàn)鉆壓能量的高效傳輸與利用的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種自動調(diào)節(jié)鉆壓工具，由連接部分(由上接頭、下接頭、連接管筒組成)、儲能部分(由多股螺旋彈簧、彈簧內(nèi)套管組成)、螺旋花鍵部分(由外螺旋花鍵軸、內(nèi)螺旋花鍵筒組成)、加壓部分(由Y型流道套管、組合密封管、加壓滑道管、加壓活塞軸、多股螺旋彈簧組成)、其他零部件部分(密封部件、管螺紋部件)五大部分組成。其結(jié)構(gòu)特征為：1)連接部分的連接下接頭部分為螺紋連接，上下接頭部分，上接頭連接鉆鋌，下接頭連接鉆頭，接口采用NC50；連接套管上面通過螺紋連接外螺旋花鍵軸，下面通過管螺紋連接加壓滑道管。2)儲能部分的儲能工具選用無中心多股螺旋壓縮彈簧，用于實(shí)現(xiàn)鉆壓能量的儲集與釋放；彈簧內(nèi)套管，作用為固定多股螺旋彈簧在軸向方向運(yùn)動，不產(chǎn)生偏移。3)螺旋花鍵部分的內(nèi)外螺旋花鍵齒廓為矩形，連接方式為螺紋連接。內(nèi)螺紋花鍵與外螺紋花鍵配合，旋向左旋。4)加壓部分的壓活塞軸連接在鉆頭上面，鉆井液從上接頭流入，經(jīng)中心孔從Y型流道套管流出，由于Y型流道套管的節(jié)流作用，在下部工具內(nèi)形成高壓區(qū)，而加壓活塞軸下腔由于阻尼空與環(huán)空相通，是低壓區(qū)。加壓活塞軸在壓差的作用下產(chǎn)生軸向推力，推動加壓活塞軸向下移動。組合密封管起密封加壓作用，在加壓活塞軸下區(qū)形成低壓區(qū)從而產(chǎn)生壓差；加壓滑道管其內(nèi)部有一個鍵槽讓加壓活塞軸在其內(nèi)上下滑動，不產(chǎn)生徑向轉(zhuǎn)動。中間有層隔板，隔板上有均布的四個圓孔，用于壓差鉆井液的流動。5)其他零部件中的密封部件，主要用于與連接套管接觸，采用雙密封圈；管螺紋部件，主要用于連接上接頭，螺紋采用石油行業(yè)專業(yè)管螺紋。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本自動調(diào)節(jié)鉆壓工具能有效減少鉆頭磨損，降低成本：當(dāng)鉆頭卡鉆時，通過外螺旋花鍵軸提升鉆頭再由儲能機(jī)構(gòu)釋放鉆頭，如此來改變鉆頭位置，恢復(fù)正常鉆井；(2)本自動調(diào)節(jié)鉆壓工具能加快工程進(jìn)度，降低鉆頭崩壞的概率，避免嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失：當(dāng)鉆頭托壓時，通過加壓活塞軸下壓鉆頭接觸井底，避免產(chǎn)生壓差卡鉆，釋放鉆頭壓力，恢復(fù)正常鉆井。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種自動調(diào)節(jié)鉆壓工具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.上接頭，2.連接管筒，3.彈簧內(nèi)套管，4.Y型流道套管，5.加壓滑道管，6.密封圈，7.多股螺旋彈簧，8.墊圈，9.加壓活塞軸，10.組合密封管，11.多股螺旋彈簧，12.內(nèi)螺旋花鍵筒，13.密封圈，14.下接頭，15.外螺旋花鍵軸，16.密封套環(huán)。

具體實(shí)施方式

根據(jù)附圖所示，本工具是由連接部分(上接頭1、連接管筒2、下接頭14)、儲能部分(彈簧內(nèi)套管3、多股螺旋彈簧7)、螺旋花鍵部分(內(nèi)螺旋花鍵筒12、外螺旋花鍵軸15)、加壓部分(Y型流道套管4、加壓滑道管5、加壓活塞軸9、組合密封管10、多股螺旋彈簧11)、其他零部件部分(密封圈6、墊圈8、密封套環(huán)16及各處管螺紋)五大部分組成。工具通過心軸下端下接頭14的外螺紋及上接頭1的內(nèi)螺紋實(shí)現(xiàn)與其他鉆井工具的連接。由于Y型流道套管型4的節(jié)流作用，在工具下部缸套內(nèi)形成高壓區(qū)，而加壓活塞軸9下腔由于有環(huán)空和阻尼孔形成低壓區(qū)，在壓差產(chǎn)生的軸向推力作用下，加壓活塞軸向移動，實(shí)現(xiàn)鉆頭下移。正常鉆進(jìn)過程中，地層會對鉆頭產(chǎn)生一個反扭矩，在扭矩差作用下，工具的螺旋花鍵轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)內(nèi)螺旋花鍵筒12、外螺旋花鍵軸15發(fā)生轉(zhuǎn)動并使彈性蓄能機(jī)構(gòu)多股螺旋彈簧7產(chǎn)生壓縮；當(dāng)工具下部鉆具或鉆頭處因粘滯或地層交替而出現(xiàn)失速時，扭矩突然增大，鉆頭會停止轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)速急劇下降，工具上部的鉆具與下部的鉆具會出現(xiàn)速度差，此時轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)會在大扭矩及速度差作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動并使彈簧蓄能機(jī)構(gòu)多股螺旋彈簧11產(chǎn)生壓縮，下部鉆頭得到一定的上提，實(shí)現(xiàn)鉆頭上移。加壓活塞軸9在彈簧彈力和向上的慣性力的作用下鉆頭得到進(jìn)一步提升。當(dāng)工具下部鉆具或鉆頭與上部扭矩同步時，彈簧蓄能機(jī)構(gòu)11釋放能量鉆頭下移，加壓部分又繼續(xù)加壓，鉆頭鉆進(jìn)。

最后說明的是，以上實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。