本發(fā)明涉及石油鉆井技術(shù)相關(guān)，具體是一種隨鉆雙級(jí)高頻拍擊修整井壁的井下短接。

背景技術(shù)：

1、保持井壁修整是鉆井工程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到鉆井作業(yè)的安全、效率以及后續(xù)油氣開采的順利進(jìn)行。在鉆井過程中，由于地層巖石特性、地質(zhì)條件、鉆井液性能等多種因素的影響，井壁可能出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，如井壁坍塌、井漏等，給鉆井作業(yè)帶來極大的挑戰(zhàn)。因此，對(duì)井壁修整性進(jìn)行深入研究，掌握其影響因素和規(guī)律，對(duì)于提高鉆井作業(yè)的安全性和效率具有重要意義。目前井塌的原因主要有：液柱壓力失衡、地層水敏性反應(yīng)、地層自身脆弱性、由于上提鉆具造成的抽汲現(xiàn)象、在起鉆過程中未及時(shí)回灌鉆井液導(dǎo)致井內(nèi)液柱壓力下降、裸眼井段長(zhǎng)時(shí)間大排量循環(huán)鉆井液可能會(huì)沖刷井壁。

2、專利號(hào)是cn201620447721.1的一種可變徑接頭，主要結(jié)構(gòu)是：接頭本體、耐磨帶、支撐塊、耐磨塊ⅰ、耐磨塊ⅱ。其通過設(shè)置在通孔上的支撐塊可以伸出或縮回，改變接頭外徑進(jìn)而修整井壁。但該裝置耐磨塊磨損損壞之后難以修復(fù),使用成本高。并且支撐塊伸出時(shí)耐磨塊的磨削力無法保證，可能導(dǎo)致修整井壁的效果下降。該專利采用磨削方式無法起到加固井壁的作用，無法降低井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。專利號(hào)是cn202211387882.2的一種可變徑鉆具穩(wěn)定器，主要結(jié)構(gòu)是：上下接頭、中心管、扶正條、上下活塞、上下外套、燕尾槽導(dǎo)軌、上下球座孔、上下進(jìn)液孔、切削條、支撐條、后掠角、后傾角、后角、開口槽、切削刃、圓錐體。其通過改變扶正條的位置，扶正條伸出或者縮回進(jìn)行擴(kuò)眼。但該穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)包含了多個(gè)精密部件和復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)(如燕尾槽導(dǎo)軌、上下球座孔等)，這些部件的制造和加工需要高精度設(shè)備和技術(shù)，導(dǎo)致制造成本較高，并且需要額外提供伸縮的動(dòng)力。同樣該專利采用切削方式無法起到加固井壁的作用，無法降低井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。專利號(hào)是cn202222689364.8的一種可伸縮式隨鉆擴(kuò)眼工具，主要結(jié)構(gòu)是：傳動(dòng)軸、上接頭、碟簧組、殼體、切削齒、導(dǎo)向軸、銷釘、楔形導(dǎo)向面、活塞、擴(kuò)眼刀翼、刀翼槽、端帽、下接頭。其通過導(dǎo)向軸向下運(yùn)動(dòng)，楔形導(dǎo)向面將擴(kuò)眼刀翼沿徑面向外推出切削井壁。但該專利結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了制造和加工的難度。并且由于采用切削磨削的方式，擴(kuò)眼刀翼等切削部件在長(zhǎng)時(shí)間使用中容易磨損，需要定期更換，增加了使用成本和維護(hù)難度。同上該專利采用切削或磨削方式也無法起到加固井壁的作用，無法降低井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

3、現(xiàn)有相關(guān)修整井壁專利技術(shù)中,井壁修整工具大部分均采用安裝設(shè)置切削齒或其他切削作用的結(jié)構(gòu)，切削修整井壁。鉆桿帶動(dòng)裝置本體轉(zhuǎn)動(dòng),切削齒對(duì)井壁進(jìn)行修整。但是,圓柱狀本體及切削齒尺寸是固定的,一個(gè)井壁修整工具能夠修整的鉆井眼的直徑也是固定的,不能滿足多種直徑的鉆井眼的井壁修整的需求，而且常用的井壁修整裝置為一次性用品,磨損損壞之后難以修復(fù),使用成本高。另一部分則采用碾壓等其他方式修整井壁，同樣具有不能滿足多種直徑的鉆井眼的井壁修整的需求的缺點(diǎn)，而且一次整形量相對(duì)較小，因此在整形過程中需要頻繁地起下鉆柱和更換工具，這增加了作業(yè)的工作量和時(shí)間成本，并且在受力不均勻的情況下，碾壓部件容易被壓扁，導(dǎo)致裝置報(bào)廢使得修井成本相應(yīng)增加。

4、因此急需提出一種能夠隨著鉆頭鉆入地層的同時(shí)采用其他方式加固修整井壁的裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種隨鉆雙級(jí)高頻拍擊修整井壁的井下短接，能夠在鉆進(jìn)的同時(shí)加固井壁，降低井壁失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)和事故發(fā)生率，提升鉆井的安全性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:

3、一種隨鉆雙級(jí)高頻拍擊修整井壁的井下短接，對(duì)井壁進(jìn)行拍擊加固修整。所述裝置包括主體結(jié)構(gòu)、雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)、推桿拍擊機(jī)構(gòu)，利用鉆井時(shí)的振動(dòng)沖擊，驅(qū)動(dòng)沖擊塊向上沖擊，使雙級(jí)錐形活塞產(chǎn)生位移，推動(dòng)推桿拍擊機(jī)構(gòu)以較高的頻率拍擊井壁，完成井壁的修整。

4、優(yōu)選方案中，主體結(jié)構(gòu)包括上接頭、下接頭、雙級(jí)階梯孔、擋環(huán)、保護(hù)套安裝槽、保護(hù)套。上、下接頭用于連接鉆柱、鉆鋌等井下鉆具，下接頭上部?jī)?nèi)壁設(shè)有螺紋用于安裝雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)的軸向限位零件擋環(huán)。由于若設(shè)計(jì)單級(jí)六個(gè)階梯孔會(huì)導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)沒有足夠的強(qiáng)度，故在主體結(jié)構(gòu)外壁周向設(shè)有雙級(jí)階梯孔，每級(jí)周向均布三個(gè)孔，兩級(jí)共六個(gè)階梯通孔均勻錯(cuò)位排列；第一級(jí)的三個(gè)孔分別在0°、120°、240°方位，第二級(jí)的三個(gè)孔分別在60°、180°、300°方位；每個(gè)階梯孔中間直徑的孔內(nèi)壁設(shè)有螺紋，用于安裝彈簧底座。主體結(jié)構(gòu)外壁還設(shè)有兩個(gè)保護(hù)套安裝槽，用于固定保護(hù)套。保護(hù)套套在主體結(jié)構(gòu)外，為一體式設(shè)計(jì)的彈性套，其上設(shè)有與雙級(jí)階梯孔相同位置的六個(gè)孔，用于將內(nèi)部包裹的零件與外部流體、巖削等隔離，防止發(fā)生由于腐蝕、磨損而引起的裝置過早失效，也可起到一部分防止推桿拍擊機(jī)構(gòu)掉落的作用。

5、優(yōu)選方案中，雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括上部封隔段、環(huán)形密封圈槽、雙級(jí)錐形活塞、下部封隔段、沖擊塊、彈簧ⅱ。其中的上、下部封隔段上均設(shè)有環(huán)形密封圈槽，用于安裝環(huán)形密封圈，阻止流體或其所攜帶的固體顆粒進(jìn)入主體結(jié)構(gòu)雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)之間形成的空間，導(dǎo)致各零部件之間卡死或過度磨損；上部封隔段的內(nèi)面為有一定錐度的圓環(huán)錐面，雙級(jí)錐形活塞中空為流體流道，在高速流體到達(dá)該面即將進(jìn)入流道時(shí)，可使流體壓力更大流速更快。上部封隔段與雙級(jí)錐形活塞為一體，雙級(jí)錐形活塞下部設(shè)有螺紋用于安裝下部封隔段，下部封隔段上表面與彈簧ⅱ一端接觸；沖擊塊為圓環(huán)柱形，用于傳遞振動(dòng)沖擊；彈簧ⅱ套在雙級(jí)錐形活塞上，起到復(fù)位的作用。雙級(jí)錐形活塞的圓錐面將雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為推桿拍擊機(jī)構(gòu)的徑向運(yùn)動(dòng)。在推桿拍擊機(jī)構(gòu)的徑向拍擊行程一定時(shí)，圓錐面的錐度大，則雙級(jí)錐形活塞僅需較短的軸向位移，但所需的沖擊力也更大，且雙級(jí)錐形活塞最大外徑一定，內(nèi)部的流道直徑減??；圓錐面的錐度小，則雙級(jí)錐形活塞需較長(zhǎng)的軸向位移，但所需的沖擊力也更小，且雙級(jí)錐形活塞最大外徑一定，內(nèi)部的流道直徑更大。故圓錐面的錐度選擇不宜過大或者過小。由于雙級(jí)錐形活塞的圓錐面與推桿拍擊機(jī)構(gòu)接觸，相互摩擦，故應(yīng)采用耐磨性好的材料，并做光滑減磨處理。擋環(huán)上設(shè)有螺紋，與下接頭上部?jī)?nèi)壁的螺紋配合固定于主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，起到軸向限位的作用。

6、優(yōu)選方案中，推桿拍擊機(jī)構(gòu)包括上拍擊片、下拍擊片、連接螺釘、推桿、彈簧ⅰ、彈簧底座。推桿拍擊機(jī)構(gòu)數(shù)量為六個(gè)，安裝在主體結(jié)構(gòu)上的雙級(jí)階梯孔中，六片拍擊片相互配合可周向完全覆蓋井壁；其中上拍擊片設(shè)有一階梯通孔，下拍擊片與推桿為一體且上部設(shè)有螺紋孔，上部螺紋孔用于安裝連接螺釘。上拍擊片兩側(cè)為圓角，用于防止鉆柱上提、下放或鉆進(jìn)時(shí)卡鉆，避免破壞已加固的井壁。接觸面下部與活塞圓錐面接觸部位為一凹錐弧面。拍擊片的厚度不宜過厚，過厚的拍擊片導(dǎo)致重量增加，會(huì)使得推桿拍擊裝置與彈簧底座之間的磨損加劇影響整個(gè)拍擊裝置的使用壽命，故應(yīng)在保證拍擊效果和拍擊片剛度的條件下盡可能選用較薄的拍擊片。彈簧ⅰ為變徑彈簧，上下兩端直徑率大于中部，在下拍擊片與推桿交界處有一凸臺(tái)，內(nèi)部設(shè)有彈簧卡槽用于固定彈簧ⅰ的一端；彈簧底座外部底端設(shè)有螺紋，安裝與雙級(jí)階梯孔上，內(nèi)部同樣設(shè)有彈簧卡槽用于固定彈簧ⅰ的另一端。上拍擊片與下拍擊片之間夾有保護(hù)套，三者使用連接螺釘連接；推桿拍擊機(jī)構(gòu)與井壁拍擊需要較大的力，推桿拍擊機(jī)構(gòu)可能易發(fā)生形變，則應(yīng)選用質(zhì)量較輕且強(qiáng)度剛度較高的材料，由于推桿拍擊機(jī)構(gòu)的下拍擊片貼于主體結(jié)構(gòu)外表面，且上下拍擊片具有一定厚度，但整體裝置直徑仍可設(shè)計(jì)比鉆頭小，不卡鉆。

7、優(yōu)選方案中，初始狀態(tài)下，雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)位于下端，下部封隔段下表面緊貼沖擊塊上表面，沖擊塊上表面緊貼擋環(huán)上表面。當(dāng)振動(dòng)沖擊傳遞至沖擊塊時(shí)，沖擊塊向上沖擊，雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)，圓錐面與推桿拍擊機(jī)構(gòu)接觸；拍擊時(shí)，隨著雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)推桿拍擊機(jī)構(gòu)從與圓錐面錐頂小直徑處接觸，運(yùn)動(dòng)到與圓錐面錐底大直徑處接觸，此時(shí)彈簧ⅰ處于拉伸狀態(tài)，彈簧ⅱ處于壓縮狀態(tài)，六個(gè)推桿拍擊機(jī)構(gòu)均為拍出狀態(tài)；復(fù)位時(shí)，隨著彈簧ⅱ推動(dòng)雙級(jí)動(dòng)力機(jī)構(gòu)向下移動(dòng)，彈簧ⅰ的拉力使得推桿拍擊機(jī)構(gòu)復(fù)位，推桿拍擊機(jī)構(gòu)從與圓錐面錐底大直徑處接觸，運(yùn)動(dòng)到與圓錐面錐頂小直徑處接觸，六個(gè)推桿拍擊機(jī)構(gòu)均為復(fù)位狀態(tài)；一次拍擊無法完成全井壁的拍擊加固修整，但本裝置隨鉆旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后拍擊與復(fù)位過程循環(huán)往復(fù)，故能夠?qū)⒅芟蚓谌采w無死角拍擊，完成周向全井壁拍擊修整；該裝置考慮到鉆井液和環(huán)空流體的影響，所有的部件應(yīng)采用耐腐蝕的材料，零件之間存在相互運(yùn)動(dòng)，較易磨損，應(yīng)選用耐磨性較好的金屬材料。

8、與現(xiàn)有的加固修整井壁的方法和裝置相比，本發(fā)明的一種隨鉆雙級(jí)高頻拍擊修整井壁的井下短接，利用鉆井時(shí)的振動(dòng)沖擊，推動(dòng)沖擊塊向上沖擊，使雙級(jí)錐形活塞產(chǎn)生位移，推動(dòng)推桿拍擊機(jī)構(gòu)以較高的頻率拍擊井壁，完成井壁的修整。采用此拍擊的方法修整井壁，刻滿足多種直徑的鉆井眼的井壁修整的需求，避免了由于切削修整井壁切削磨損導(dǎo)致裝置失效。裝置總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，直徑可設(shè)計(jì)比鉆頭小，不卡鉆且與井壁摩擦力很小，空隙大，為流體流通提供寬敞的流道。