一种空气钻牙轮钻头装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109958396A(43)申请公布日2019.07.02(21)申请号201711407412.7E21B10/18(2006.01)(22)申请日2017.12.22E21B4/02(2006.01)E21B21/16(2006.01)(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院(72)发明人王磊柯珂周号博张辉张东清孙峰钱德儒吴超孙连忠孙连环(74)专利代理机构北京聿华联合知识产权代理有限公司11611代理人罗华刘华联(51)Int.Cl.E21B10/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种空气钻牙轮钻头装置(57)摘要本发明提供了一种空气钻牙轮钻头装置，包括：用于接收空气的内筒和设置在所述内筒外部的外筒，在所述内筒和外筒之间形成冷却腔；若干设置在所述冷却腔内的涡流管，所述涡流管用于使来自所述内筒的空气转化为高温气流和低温气流；以及安装在所述外筒一端的牙轮钻头，所述牙轮钻头设有轴承冷却机构，其中，所述涡流管产生的低温气流被引导至所述轴承冷却机构。CN109958396ACN109958396A权利要求书1/1页1.一种空气钻牙轮钻头装置(100)，包括：用于接收空气的内筒(120)和设置在所述内筒外部的外筒(130)，在所述内筒和外筒之间形成冷却腔(110)；若干设置在所述冷却腔内的涡流管(140)，所述涡流管用于使来自所述内筒的空气转化为高温气流和低温气流；以及安装在所述外筒的一端的牙轮钻头(150)，所述牙轮钻头设有轴承冷却机构，其中，所述涡流管产生的低温气流被引导至所述轴承冷却机构。2.根据权利要求1所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，在所述冷却腔内设有管状联通构件(125)，所述联通构件与所述内筒和所述涡流管连接，以将空气从所述内筒提供给所述涡流管。3.根据权利要求2所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，在所述管状联通构件的侧壁上设有若干孔(126)，每个孔分别与一个对应的涡流管连接。4.根据权利要求1到3中任一项所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，所述轴承冷却机构包括轴承冷却喷嘴(160)，所述轴承冷却喷嘴与相对应的涡流管的低温气流出口(143)相连通。5.根据权利要求1到4中任一项所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，所述空气钻牙轮钻头装置还包括井底冷却喷嘴(170)，所述井底冷却喷嘴设置在相邻的所述牙轮钻头之间。6.根据权利要求5所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，所述井底冷却喷嘴与相对应的涡流管的低温气流出口相连通。7.根据权利要求1到6中任一项所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，在所述外筒的远离牙轮钻头的一端设有反向喷射增压喷嘴(180)，所述反向喷射增压喷嘴与相对应的涡流管的高温气流出口(142)相连通。8.根据权利要求7所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，在各所述涡流管中均设有流量调节阀，所述流量调节阀用于调节相对应的反向喷射增压喷嘴喷射高温气流的速度，用以对所述空气钻牙轮钻头装置进行纠斜。9.根据权利要求7所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，所述反向喷射增压喷嘴在周向上非对称地设置，用以对所述空气钻牙轮钻头装置进行纠斜。10.根据权利要求1或2所述的空气钻牙轮钻头装置，其特征在于，在所述内筒的远离牙轮钻头的一端设有用于连接其他钻具的连接部分(121)。2CN109958396A说明书1/5页一种空气钻牙轮钻头装置技术领域[0001]本发明涉及地热资源开发及石油钻井领域，具体地涉及一种空气钻牙轮钻头装置，特别是一种用于开发干热岩的空气钻牙轮钻头装置。背景技术[0002]随着矿物资源日益枯竭，以及环境污染严重等问题，人们开始积极开发新能源。其中，干热岩地热能具有绿色低碳无污染、储量巨大等特点。因此，干热岩资源逐渐成为新能源开发的热点。[0003]干热岩资源的赋存条件具有两个特点，一个是地层温度高，其温度高达200-300℃；另外一个是地层坚硬，一般岩性为花岗岩和火成岩，单轴抗压强度一般在200Mpa上以上，可钻性接近10级，岩石硬脆性特点明显。在此赋存条件下，为了提高钻井速度一般采用空气钻井，并且大多使用空气钻牙轮钻头装置。[0004]然而，目前在干热岩资源的开发过程中仍然存在一些问题。由于空气钻牙轮钻头装置的橡胶密封轴承和液压油的耐温能力都十分有限，无法满足200℃以上的施工环境，这使得牙轮空气钻牙轮钻头装置的寿命极短，从而需要反复起下钻更换空气钻牙轮钻头装置，严重制约了干热岩开发的成井速度，影响了干热岩开发的效率和成本的控制。发明内容[0005]针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提