一种盐穴储气库腔底残渣无钻压钻进工具的制作方法

本发明涉及盐穴地下储气库二次排卤，尤其涉及一种盐穴储气库腔底残渣无钻压钻进工具。

背景技术：

1、盐穴地下储气库利用水溶法建腔后，腔体内充满水溶盐岩液溶成的卤水，必须经过注气排卤工艺将卤水排出后，尽量扩大储气库的有效体积，使得天然气存储更加经济。自1959年苏联建成第一座盐穴型储气库以来，欧美发达国家已经建成了上百座盐穴型地下储气库，并拥有五十年的成功运营经验。我国盐穴型储气库建设也经历了近20年的建设，但设计、施工和运营技术尚处于初步阶段。目前我国地下盐穴储气库均采用以后直井造一个溶腔，造腔结束后分别安装注气、排卤管柱装置，注入天然气后，再起出排卤管柱。由于我国盐岩地层杂质含量高、夹层众多，因此造腔完毕后腔不溶杂质沉降在底部，由于杂质通过管柱排出比较困难，若能将杂质中蕴含的卤水排出，也可以大大提高有效腔体体积。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种盐穴储气库腔底残渣无钻压钻进工具，以克服现有技术中饱和卤水难以排出的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种盐穴储气库腔底残渣无钻压钻进工具，包括双壁钻管、直径可控式支撑机构、马达总成、轴向冲击推进器、无钻压清排短节以及锥形冲击头，所述双壁钻管的内管以及外管的空间形成外管流道，所述直径可控式支撑机构套设在所述双壁钻管的外壁上，用于将所述双壁钻管设置在钻井口处；所述马达总成以及所述轴向冲击推进器从上至下依次设在所述双壁钻管的内管内，所述马达总成的底端与所述轴向冲击推进器的顶端传动连接用于将进入到马达总成内的液体的液压动力转换为驱动所述轴向冲击推进器绕其中心轴旋转的机械能；所述轴向冲击推进器的底端与所述无钻压清排短节的顶端传动连接，且所述无钻压清排短节上设有与所述轴向冲击推进器连通的冲洗喷孔以及与所述外管流道连通的抽吸阀孔，所述冲洗喷孔以及所述抽吸阀孔均与所述无钻压清排短节的外部导通，所述无钻压清排短节的底端传动连接有所述锥形冲击头。

3、本发明的有益效果是：直径可控式支撑机构套设在双壁钻管外，通过直径可控式支撑机构将双壁钻管设置在井口处；本发明可完成冲渣排卤清残作业，可以节省注采时间；还可以进行排卤，缩短溶腔时间，有效扩大盐腔容积，充分提高盐层利用率，提高排卤清渣工作效率，马达总成可以分别在注水钻井和注气排卤过程中完成冲洗和抽吸作业，从而减少作业成本，节省工作时间。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述双壁钻管包括外管以及固定设在所述外管内的内管，所述外管的内壁与所述内管的外壁间隔设置形成所述外管流道，所述外管的内壁和所述内管的外壁通过支撑件固定连接。

6、采用上述进一步方案的有益效果是：通过支撑件将外管和内管进行间隔设置，使得外管和内管之间形成外管流道，便于在排卤时能同时实现内管注气、外管流道排卤。

7、进一步，所述直径可控式支撑机构包括支撑管本体，所述支撑管本体内设有多个弧形杆，多个所述弧形杆呈圆型矩阵排布，所述弧形杆的两端沿所述支撑管本体的长度方向延伸设置，且所述弧形杆的横向截面呈弧形设置，所述支撑管本体的内壁与所述弧形杆的外壁之间通过弹簧固定连接，多个所述弧形杆的内壁均抵压所述双壁钻管的外壁。

8、采用上述进一步方案的有益效果是：横截面呈弧形的弧形杆便于对双壁钻管进行扶正，同时，由于弹簧的弹性，使得能够适用于不同外径的双壁钻管。

9、进一步，所述支撑管本体的中部周向均有间隔设有多个扇形的嵌孔，所述嵌孔内滑动设有与所述嵌孔形状匹配的嵌块，所述弧形杆一一对应通过所述弹簧与所述嵌块的内壁固定连接。

10、采用上述进一步方案的有益效果是：嵌块和嵌孔的滑动配合使得嵌块能嵌块能在嵌孔内滑动，当弧形杆的内壁抵压双壁钻管的外壁时，在弹簧的作用力下，嵌块向外滑出，能够更加牢固地抵接井口内壁，使得直径可控式支撑机构与井口内壁的连接更加稳定。

11、进一步，所述弧形杆的顶底两端均通过弹性连接件与所述支撑管本体的内壁固定连接。

12、采用上述进一步方案的有益效果是：弹性连接件的设置能为弧形杆的两端实现支撑，避免单靠弹簧连接弧形杆和双壁钻管的内管时弧形杆的两端出现倾斜不便于双壁钻管的安装。

13、进一步，所述马达总成包括顶底两端导通的定子以及转动设在所述定子内的转子，所述定子的内壁和所述转子的外壁之间设有马达流道，所述定子的外壁与所述双壁钻管的内管的内壁连接，所述转子的底端与所述轴向冲击推进器的顶端传动连接。

14、采用上述进一步方案的有益效果是：定子的内壁和转子的外壁之间设有马达流道，当水流通过时，带动转子的转动，从而对转子实现驱动。

15、进一步，所述轴向冲击推进器包括轴承节壳体、主轴、蝶形弹簧组以及滚动轴承组，所述轴承节壳体套设在所述主轴外，所述主轴的外壁上固定套设有所述滚动轴承组，所述滚动轴承组的外周壁与所述轴承节壳体的内壁滑动连接，所述主轴的内部设有贯穿所述主轴两端的中心孔，所述主轴的顶端通过上连接体与所述转子的底端传动连接，所述上连接体的外壁上设有用于连通所述中心孔以及所述马达流道的导流孔，所述轴承节壳体的底端螺纹连接有下锁紧螺母，所述主轴的底端穿过所述下锁紧螺母后与所述无钻压清排短节传动连接且连通，所述滚动轴承组与所述下锁紧螺母之间的主轴外壁上套设有所述蝶形弹簧组。

16、采用上述进一步方案的有益效果是：主轴在马达总成的带动下转动，从而带动无钻压清排短节以及锥形冲击头转动，同时，在水流的冲击下，带动无钻压清排短节以及锥形冲击头向下钻进，提高钻进的效率。

17、进一步，所述轴向冲击推进器还包括上径向止推轴承和下径向止推轴承，所述上径向止推轴承和所述下径向止推轴承均固定套设在所述主轴上，且所述上径向止推轴承和所述下径向止推轴承分别设在所述滚动轴承组的两侧，所述上径向止推轴承和所述下径向止推轴承的外周壁与所述轴承节壳体的内壁滑动连接，所述下径向止推轴承与所述下锁紧螺母之间的主轴外壁上套设有所述蝶形弹簧组。

18、采用上述进一步方案的有益效果是：上径向止推轴承和下径向止推轴承的设置能提高主轴转动的稳定性。

19、进一步，所述轴承节壳体靠近所述上连接体的一端的内壁上设有用于阻挡所述上径向止推轴承的限位部，所述上径向止推轴承、所述滚动轴承组、所述下径向止推轴承和所述蝶形弹簧组设在所述限位部与所述下锁紧螺母之间。

20、采用上述进一步方案的有益效果是：限位部和下锁紧螺母的设置能对上径向止推轴承、滚动轴承组、下径向止推轴承和蝶形弹簧组进行限位，便于安装，防止脱离。

21、进一步，所述无钻压清排短节包括上接头、清排外管、清排内管以及下接头，所述清排内管的底端通过所述上接头与所述主轴的底端固定连接且连通，所述清排内管的底端通过所述下接头与所述锥形冲击头固定连接，所述清排内管的下部设有用于与外部连通的所述冲洗喷孔；所述清排外管设在所述清排内管外侧，所述清排外管的顶端与所述外管流道连通，所述清排外管的下部设有与外部连通的抽吸阀孔。

22、采用上述进一步方案的有益效果是：主轴的转动带动无钻压清排短节的转动，从而带动锥形冲击头的转动，同时，在钻进时，清水依次通过马达总成、轴向冲击推进器后从清排内管上的冲洗喷孔喷出，将锥形冲击头周围的溶渣冲洗开；在排卤过程中，气体依次通过马达总成、轴向冲击推进器后从清排内管上的冲洗喷孔喷出，盐腔内不溶物残渣处的卤水抽吸到无钻压清排组合短节的清排外管中，经由轴向冲击推进器到马达总成，卤水冲击马达总成产生的扭矩会增大无钻压清排组合短节的抽吸阀孔的抽吸力度，抽吸的卤水最后通过双壁钻管的外管流道排出。