專利名稱：井下增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油鉆井設(shè)備，它采用容積式多缸液壓增壓方案，在不提高地面泵壓的條件下，可以大大地提高井底射流壓力，配合鉆頭進行高壓水力破巖，提高鉆井速度。
石油鉆井的速度與其鉆井泵的泵壓有密切的關(guān)系。目前，我國的石油鉆井泵工作泵壓可達18-20MPa，泵功率可達1300-1600馬力，國外鉆井泵的泵壓可達25MPa。實踐表明，進一步提高泵壓，可以大大提高鉆井速度，如果將鉆井泵壓從18-20MPa提高到30MPa鉆井，則可提高鉆速1倍。美國Exxon和Reed公司的地面實驗表明，將鉆頭噴嘴壓降提高到100MPa，可提高鉆速5-8倍，前景非常誘人。但是從設(shè)備方面考慮，鉆井泵壓再大幅度提高，不僅鉆井泵本身技術(shù)上存在難于克服的困難，而且泵的地面管匯和鉆柱系統(tǒng)也承受不了，還要牽涉及到整套鉆井設(shè)備傳動系統(tǒng)的重新設(shè)計和研制問題，就目前工藝條件來看是較難實現(xiàn)的。
1990年美國Grace/Fowdrill公司在商業(yè)上推出了一種名為“高壓噴射輔助鉆井系統(tǒng)”，此系統(tǒng)經(jīng)工業(yè)試驗取得了提高鉆速2-5倍的效果，但這套系統(tǒng)采用的是“地面提供超高壓，全井深傳輸”方案，因而設(shè)備極其復(fù)雜，其中含有不少高新技術(shù)，價格極其昂貴，難于推廣，就目前條件而言，我國難以工業(yè)化應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是要提供一種在不提高地面泵壓的前提下可大大提高井底噴射壓力的井下增壓器，以提高鉆井速度。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，它采用容積式多缸液壓增壓方案，它由多個動力活塞缸和增壓柱塞缸、換向機構(gòu)、環(huán)形流道及承載外殼等組成，動力活塞缸和增壓柱塞缸的液路均采用并聯(lián)，換向機構(gòu)由換向觸發(fā)器、先導(dǎo)閥、主換向閥三個部件組成。換向機構(gòu)的兩端是雙作用活塞缸，活塞缸的外端是增壓柱塞缸，用一根中心主軸將各活塞、柱塞串連成一個整體，使主軸、活塞、柱塞整體運動，成為該增壓器的主運動件，各活塞缸的上下均有一個開口，連接各自的環(huán)形管路，柱塞缸上有兩個開口，并裝有單向閥，其中一個為灌注閥，另一個為排出閥。該增壓器的排出液路分成兩路連接到鉆頭上，一路為常壓清洗井底，另一路為超高壓破巖。
附圖
就是依據(jù)本發(fā)明所提出的井下增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-增壓柱塞缸，2-柱塞，3-灌注閥，4-活塞，5-環(huán)形流道，6-中心主軸，7-換向機構(gòu)，8-環(huán)形流道，9-活塞，10-灌注閥，11-排出閥，12-排出閥，13-進液管路，14-高壓排出管路，15-常壓排出管路，16-柱塞，17-柱塞缸，18-高壓出液口，19-常壓出液口，20-承載外殼。
下面結(jié)合附圖及實施例詳細描述依據(jù)本發(fā)明所提出的井下增壓器的具體結(jié)構(gòu)。
附圖公開了一種具有兩個雙作用動力活塞缸兩個增壓柱塞缸的井下增壓器。
這是一種安裝于鉆鋌與鉆頭之間的機械裝置，外表呈長圓柱形，內(nèi)部是各種運動件、不動件和管路。在一個承壓外殼20內(nèi)安裝一套雙缸雙作用液力增壓機構(gòu)，其中間是換向機構(gòu)7，兩端各裝一個雙作用動力活塞缸，活塞缸的兩端是增壓柱塞缸1、17，用一根中心主軸6把兩個活塞4、9和兩個柱塞2、16連成一個整體，形成增壓器的主運動件?；钊?將上活塞缸分隔成上、下兩個腔室X、Y，活塞9也將下活塞缸分隔成上、下兩個腔室M、N。換向機構(gòu)有四個液口，其中一個是壓力泥漿進入口，稱為P口，一個為常壓泥漿排出口，稱為O口，還有兩個工作口，稱為A、B口。換向機構(gòu)7有兩種工位，一種是P口與A口相通，B口與O口相通;另一種是P口與B口相通，A口與O口相通，其工位狀態(tài)由換向觸發(fā)器控制，上活塞缸的上腔X、下活塞缸的上腔M和上柱塞缸1的入口(灌注閥3)通過環(huán)形流道5互相連通，它們同時與換向機構(gòu)7的一個工作口(例如A口相連通，而上活塞缸的下腔Y、下活塞缸的下腔N和下柱塞缸17的入口(灌注閥10)通過環(huán)形流道8互相連通，它們同時與換向機構(gòu)7的另一個工作口(例如B口)相連通。
該增壓器的工作過程是這樣的地面動力泥漿通過管路13從換向機構(gòu)7的P口進入，經(jīng)換向機構(gòu)7分配液路，由工作口A口流出，進入上活塞缸的上腔X、下活塞缸的上腔M和上柱塞缸1內(nèi)，由于泥漿壓力使主運動件下行，上、下活塞缸下腔Y、N內(nèi)的泥漿則由換向機構(gòu)工作口B口經(jīng)O口排出到常壓出液口19，用于清洗井底。與此同時，由于下柱塞缸17的柱塞16下行，將缸17中的液體擠壓出排出閥11，即下柱塞缸17排出超高壓液體，通過鉆頭噴嘴實現(xiàn)水力破巖;當(dāng)主運動件下行至下死點，中心主軸碰撞換向觸發(fā)器，使主閥換向，呈第二種工位，這時換向機構(gòu)P口與B口相通，A口與O口相通，主運動件反行，變成上柱塞缸排出超高壓液體，下柱塞缸灌注液體，主運動件上行至上死點，中心主軸又碰撞換向觸發(fā)器，實現(xiàn)主閥換向，主運動件又下行，如此反復(fù)，形成主運動件的連續(xù)往復(fù)運動，實現(xiàn)部分流體(灌注入柱塞缸中的那部分液體)的連續(xù)脈動增壓，從而達到脈動沖刺井底，水力破巖的目的。
本實施例的設(shè)計參數(shù)為外徑7”，輸入流量25-30升/秒，輸入流體壓力(地面泵壓)20-25MPa，最大工作井深4000-6000米，最大井深時的最大增壓輸出壓力175MPa，最大增壓輸出流量2.0-2.5升/秒。
權(quán)利要求
1.一種井下增壓器，安裝于鉆頭與鉆鋌之間，利用它可在不提高地面泵壓的情況下，將泥漿壓力增至超高壓，通過鉆頭噴嘴進行井底水力破巖，提高鉆進速度，其特征在于，采用容積式多缸液壓增壓方案，在換向機構(gòu)的兩側(cè)裝有動力活塞缸，在活塞缸的外側(cè)安裝增壓柱塞缸，用環(huán)形管路將活塞缸和柱塞缸并聯(lián)連接，并分別與換向機構(gòu)的分配液路聯(lián)接，用一根中心主軸將各個活塞和柱塞連成一體，柱塞缸上各有一個液體進口和出口，并分別裝有灌注閥和排出閥，排出口分別通過環(huán)形高壓管路至鉆頭高壓噴嘴，換向機構(gòu)的出口端連接環(huán)形管路到鉆頭常壓噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下增壓器，其特征在于，所說的換向機構(gòu)由換向觸發(fā)器、先導(dǎo)閥、主換向閥三個部件構(gòu)成，換向觸發(fā)器接收中心主軸運動的反饋信號，通過先導(dǎo)閥控制主換向閥的實時換向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種井下增壓器。這是一種安裝于鉆梃與鉆頭之間的機械式增壓裝置，它可以在不提高地面泵壓的情況下，使井底水壓力提高10倍以上。它采用容積式多缸液壓增壓方案，即在換向機構(gòu)的兩端裝有多個雙作用活塞缸，活塞缸的外端是增壓柱塞缸，注塞缸和柱塞缸的液路采用并聯(lián)，用一根中心主軸將各個活塞和柱塞串聯(lián)成一個整體，每個柱塞缸上各有一個進口和一個出口，并分別裝有灌注閥和排出閥，其排出液體分別通過環(huán)形管路接到雙壓鉆頭。換向機構(gòu)由換向觸發(fā)器、先導(dǎo)閥、主換向閥構(gòu)成，換向觸發(fā)器接收中心主軸的運動反饋信號，通過先導(dǎo)閥控制主換向閥，實現(xiàn)液路實時換向，使主軸、活塞和柱塞作往復(fù)運動，在柱塞缸內(nèi)產(chǎn)生高壓液體，并通過環(huán)形管路從鉆頭噴嘴排出，沖刺井底巖石，實現(xiàn)高壓水力輔助破巖，以提高鉆進速度。
文檔編號F04B3/00GK1110374SQ9410375
公開日1995年10月18日 申請日期1994年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月14日
發(fā)明者趙懷文, 岳伯謙, 張作龍, 高學(xué)仕, 房軍 申請人:石油大學(xué)(華東)