一种具有全金属螺杆泵的环空降压工具的制作方法

本发明涉及一种具有全金属螺杆泵的环空降压工具，属于石油、天然气钻井配套装置。

背景技术：

1、在油气田钻井中，要求已钻井中钻井泥浆形成的压力介于底层坍塌压力和破裂压力之间，否则井眼岩石容易出现坍塌和破裂，从而引发井喷、井塌、卡钻事故。在静止状态下，井底压力仅与泥浆液柱压力有关，在循环状态下井底压力与泥浆液柱压力与环空压力损耗之和。

2、随着对石油需求的增加，使得各大油田不断深入开发，开发难度不断增大，大斜度的井、长水平井、多分支井数量增加，因此行业更加关注怎样实现高速、高效率且安全地钻进。

3、在部分深井中，密度窗口很窄且钻井泥浆的当量循环密度靠近破裂压力曲线，此时钻井泥浆容易压裂地层引起泥浆漏失造成钻井停工，因此必须减小钻井泥浆的当量循环密度(ecd)，使当量循环密度介于密度窗口的中值附近，以提高窄密度窗口工况下钻井的可操作性。

4、传统钻井工艺中降低当量循环密度的方法有：调整钻井液流变性从而降低井眼环空摩擦压耗，从而降低ecd；在条件允许情况下增大泵排量以提高钻井液环空循环速度，进而达到井眼清洗作用降低ecd值；进行短起下钻作业，最大限度携带走井底滞留岩屑。然而上述方法都会降低钻井效率，增加钻井成本。

5、现存的降低ecd分为射流式和水利抽吸式，前者但钻井液含有岩屑时会造成喷嘴冲蚀和堵塞，而影响钻井工作，后者旋转部件容易磨损且环空密封部件易失效，影响工具性能。因此，需要设计一种可以降低井筒环空当量密度、效率高且寿命长的环空降压工具。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种具有全金属螺杆泵的环空降压工具，该工具能够提高窄密度窗口工况下钻井的可操作性以及安全性。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种具有全金属螺杆泵的环空降压工具，包括：

4、涡轮组件，包括涡轮组以及套设在所述涡轮组外部的动力端外壳；

5、传动中心轴，其为中空环形轴，所述涡轮组套设在所述传动中心轴上，所述传动中心轴上开设有若干传动轴流道口；

6、挠轴，通过接头与所述传动中心轴连接，所述挠轴的外部套设有连接短节外筒，所述连接短节外筒通过连接套与所述动力端外壳连接；

7、螺杆泵组件，包括螺杆泵外壳以及设置于所述螺杆泵外壳内的定子和螺杆，所述定子通过螺杆泵上接头与所述挠轴连接，所述螺杆泵外壳上套设有密封组件且与套管的内壁紧贴；

8、下中心轴，所述下中心轴的第一端通过螺杆泵下接头与所述螺杆连接，第二端转动安装在下接头的孔道内，所述下接头通过螺杆泵连接筒与所述螺杆泵外壳连接，所述下中心轴上套设有内研磨短节，所述螺杆泵连接筒上设置有外研磨短节；

9、所述传动中心轴、所述接头、所述挠轴、所述螺杆泵上接头、所述定子、所述螺杆泵下接头和所述下中心轴内均设置有相互连通的流道。

10、所述的环空降压工具，优选地，还包括上接头，与所述动力端外壳可拆卸连接，所述上接头内开设有渐缩管流道，以提高流体流量。

11、所述的环空式降压工具，优选地，所述上接头的渐缩管流道为文丘里管形流道。

12、所述的环空降压工具，优选地，所述涡轮组件还包括调整套，所述涡轮组的两端通过所述调整套进行定位。

13、所述的环空降压工具，优选地，所述接头包括传动轴接头和挠轴接头，所述传动轴接头的第一端与所述传动中心轴的第二端连接，第二端与所述挠轴接头的第一端连接，所述挠轴接头的第二端与所述挠轴的第一端连接。

14、所述的环空降压工具，优选地，所述涡轮组件还包括扶正轴承和轴承，二者均套设在所述传动中心轴上，所述轴承的第二端与所述传动轴接头的第一端连接，所述扶正轴承位于所述轴承第一端与所述调整套之间。

15、所述的环空降压工具，优选地，所述扶正轴承由径向轴承和pdc推力轴承组成，所述pdc推力轴承由动套和静套组成。

16、所述的环空降压工具，优选地，所述密封组件为环形密封圈，沿所述密封组件的轴向方向均匀分布有6～10个射流孔，所述密封组件的轴向方向开设有喷嘴口。

17、所述的环空降压工具，优选地，所述定子的流道为螺杆泵定子流道f，直径为40～60mm。

18、所述的环空降压工具，优选地，所述挠轴的中心设置中心流道d，直径为40～60mm本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

19、本发明提供的降压工具，能够有效降低井底井筒内钻井液环空当量密度、增加钻井液返回速度、提高钻井安全性和效率，此外本装置全金属螺杆泵具有耐高温性能好、耐磨性和耐冲蚀性能优异，具有高寿命和更好的工作性能。

技术特征：

1.一种具有全金属螺杆泵的环空降压工具，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的环空降压工具，其特征在于，还包括上接头(1)，与所述动力端外壳(2)可拆卸连接，所述上接头(1)内开设有渐缩管流道，以提高流体流量。

3.根据权利要求2所述的环空式降压工具，其特征在于，所述上接头(1)的渐缩管流道为文丘里管形流道。

4.根据权利要求1所述的环空降压工具，其特征在于，所述涡轮组件还包括调整套(5)，所述涡轮组(4)的两端通过所述调整套(5)进行定位。

5.根据权利要求1所述的环空降压工具，其特征在于，所述接头包括传动轴接头(10)和挠轴接头(12)，所述传动轴接头(10)的第一端与所述传动中心轴(3)的第二端连接，第二端与所述挠轴接头(12)的第一端连接，所述挠轴接头(12)的第二端与所述挠轴(13)的第一端连接。

6.根据权利要求5所述的环空降压工具，其特征在于，所述涡轮组件还包括扶正轴承(6)和轴承(9)，二者均套设在所述传动中心轴(3)上，所述轴承(9)的第二端与所述传动轴接头(10)的第一端连接，所述扶正轴承(6)位于所述轴承(9)第一端与所述调整套(5)之间。

7.根据权利要求6所述的环空降压工具，其特征在于，所述扶正轴承(6)由径向轴承(6a)和pdc推力轴承组成，所述pdc推力轴承由动套(6c)和静套(6b)组成。

8.根据权利要求1所述的环空降压工具，其特征在于，所述密封组件(17)为环形密封圈，沿所述密封组件(17)的轴向方向均匀分布有6～10个射流孔，所述密封组件(17)的轴向方向开设有喷嘴口(17a)。

9.根据权利要求1所述的环空降压工具，其特征在于，所述定子(15)的流道为螺杆泵定子流道f，直径为40～60mm。

10.根据权利要求1所述的环空降压工具，其特征在于，所述挠轴(13)的中心设置中心流道d，直径为40～60mm。

技术总结
本发明涉及一种具有全金属螺杆泵的环空降压工具，包括：涡轮组件，包括涡轮组以及套设在涡轮组外部的动力端外壳；传动中心轴，涡轮组套设在传动中心轴上；挠轴，通过接头与传动中心轴连接，挠轴的外部套设有连接短节外筒，连接短节外筒通过连接套与动力端外壳连接；螺杆泵组件，包括螺杆泵外壳以及设置于螺杆泵外壳内的定子和螺杆，定子通过螺杆泵上接头与挠轴连接，螺杆泵外壳上套设有密封组件且与套管的内壁紧贴；下中心轴，下中心轴的第一端通过螺杆泵下接头与螺杆连接，第二端转动安装在下接头的孔道内，下接头通过螺杆泵连接筒与螺杆泵外壳连接，下中心轴上套设有内研磨短节，螺杆泵连接筒上设置有外研磨短节。

技术研发人员：谢仁军,李中,任美鹏,马英文,祝效华,张兴全,石昌帅,杨向前,郭华,殷志明,王隽妍,李胜,李汉兴
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15