钻井工具的制作方法

1.本技术涉及油气勘探技术领域，特别涉及一种钻井工具。


背景技术：

2.随着国内浅层油气资源的不断枯竭，油气勘探和开发开始向深层油气资源转移。但是，随着地层深度的增大，地层内的岩石硬度及钻井破岩难度不断增大，因此，需要通过钻井工具，对深部地层的岩石进行破岩。
3.相关技术中，钻井工具包括钻铤和钻头，钻铤与钻头通过螺纹连接。在对地层内的岩石进行破岩时，通过钻铤的重力向钻头提供一定钻压，并通过钻铤旋转带动钻头旋转，通过旋转的具有一定钻压的钻头进行破岩。
4.由于钻头的压力仅由钻铤的重力提供，因此受到钻铤重力的限制，钻头的钻压往往比较小，从而通过该钻井工具对深层的岩石进行破岩耗费时间较长，效率较低。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种钻井工具，该钻井工具可以提高对岩石进行破岩的效率。所述技术方案如下：
6.本技术实施例提供了一种钻井工具，所述钻井工具包括：钻铤、上接头、液缸、第一柱塞、第一柱塞杆、第二柱塞、第二柱塞杆、下接头和钻头；
7.所述第一柱塞、所述第一柱塞杆、所述第二柱塞和所述第二柱塞杆设置在所述液缸内；
8.所述第一柱塞杆的一端穿过所述液缸的一端与所述上接头的一端连接，所述上接头的另一端与所述钻铤连接；所述第一柱塞杆的另一端与所述第一柱塞连接；
9.所述第二柱塞与所述第二柱塞杆的一端连接，所述第二柱塞杆的另一端穿过所述液缸的另一端与所述下接头的一端抵接，所述液缸的另一端与所述下接头的一端连接，所述下接头的另一端与所述钻头连接；
10.所述第一柱塞和所述第二柱塞均与所述液缸的内壁贴合，且所述第一柱塞与所述第二柱塞相对，所述第一柱塞、所述第二柱塞与所述液缸的内壁组成第一密封腔，所述第二柱塞杆、所述第二柱塞与所述液缸的内壁组成第二密封腔；
11.在破岩过程中，所述钻铤，用于通过所述上接头向所述第一柱塞传递钻压，所述第一柱塞，用于通过所述第一密封腔内的带压液体向所述第二柱塞传递所述钻压，所述第二柱塞，用于对所述钻压进行增压，且用于通过所述第二密封腔内的密封液向所述缸体传递增压后的所述钻压，所述缸体，用于通过所述下接头向所述钻头传递增压后的所述钻压。
12.在一种可能的实现方式中，所述液缸包括液缸腔体和液缸接头；
13.所述第一柱塞、所述第一柱塞杆、所述第二柱塞和所述第二柱塞杆设置在所述液缸腔体内；所述液缸腔体的一端与所述液缸接头连接，所述液缸腔体的另一端与所述下接头的一端连接；
14.所述液缸接头的内径与所述第一柱塞杆的外径相匹配，所述液缸腔体的内径与所述第一柱塞的外径相匹配；
15.所述液缸接头，用于限定所述第一柱塞在所述液缸腔体内的移动距离。
16.在另一种可能的实现方式中，所述第一柱塞的内径与所述第一柱塞杆的内径相同，所述第一柱塞的外径大于所述第一柱塞杆的外径，所述第一柱塞与所述第一柱塞杆连接形成第一环形台阶；
17.所述液缸接头，通过所述第一环形台阶来限定所述第一柱塞在所述液缸腔体内的移动距离。
18.在另一种可能的实现方式中，所述钻井工具还包括六方体滑块；
19.所述液缸接头内设置有六方体滑槽，所述第一柱塞杆与所述六方体滑块连接；所述六方体滑块与所述六方体滑槽的尺寸相匹配，且所述六方体滑块设置在所述六方体滑槽内；
20.在破岩过程中，所述上接头带动所述第一柱塞杆旋转，所述第一柱塞杆，通过所述六方体滑块与所述六方体滑槽，带动所述液缸接头旋转，所述液缸接头旋转带动所述液缸腔体、所述下接头以及所述钻头旋转。
21.在另一种可能的实现方式中，所述钻铤的内径、所述上接头的内径、所述第一柱塞杆的内径、所述第一柱塞的内径、所述液缸的内径、所述第二柱塞的内径、所述第二柱塞杆的内径、所述下接头的内径和所述钻头的内径依次连通，且所述第一柱塞的内径大于所述第二柱塞的内径；
22.所述第二柱塞，用于通过减小所述第二柱塞的内径来增加所述第一密封腔内的带压液体向所述第二柱塞传递的所述钻压。
23.在另一种可能的实现方式中，所述钻井工具还包括限流环；
24.所述限流环与所述第二柱塞连接，所述限流环与所述第一柱塞相对；
25.所述限流环，用于通过调节所述限流环的内径来调节所述第一密封腔内的带压液体向所述第二柱塞传递的所述钻压。
26.在另一种可能的实现方式中，所述第一柱塞的内径大于所述限流环的内径。
27.在另一种可能的实现方式中，所述钻井工具还包括第一密封圈；
28.所述第一密封圈设置在所述液缸的内壁与所述第一柱塞杆的外壁之间，用于密封所述液缸的内壁与所述第一柱塞杆的外壁之间的缝隙。
29.在另一种可能的实现方式中，所述钻井工具还包括第二密封圈；
30.所述第二密封圈设置在所述液缸的内壁与所述第二柱塞杆的外壁之间，用于密封所述液缸的内壁与所述第二柱塞杆的外壁之间的缝隙。
31.在另一种可能的实现方式中，所述第一柱塞与所述第二柱塞之间的间距为预设间距。
32.本技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
33.本技术实施例提供了一种钻井工具，由于第一柱塞处的钻压能够通过第一密封腔内的带压液体传递至第二柱塞，则第二柱塞不仅受到第一柱塞提供的钻压，还受到带压液态本身的压力提供的钻压，因此本技术中的钻井工具能够提高第二柱塞的钻压，进而提高通过第二柱塞和第一柱塞传递至钻头的钻压，进而提高钻头与岩石之间的钻压，缩短该钻
井工具对岩石进行破岩耗费的时间，提高破岩的效率。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是根据本技术实施例提供的一种钻井工具的结构示意图；
36.图2是根据本技术实施例提供的一种液缸的结构示意图；
37.图3是根据本技术实施例提供的一种第一柱塞以及第一柱塞杆的结构示意图；
38.图4是根据本技术实施例提供的一种第二柱塞以及第二柱塞杆的结构示意图；
39.图5是根据本技术实施例提供的一种下接头的结构示意图。
40.附图标记：
41.10
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钻铤
42.11
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上接头
43.12
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液缸
44.121
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液缸腔体
45.122
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液缸接头
46.13
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第一柱塞
47.14
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第一柱塞杆
48.15
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第二柱塞
49.16
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第二柱塞杆
50.17
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下接头
51.171
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柱塞槽
52.18
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钻头
具体实施方式
53.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
54.图1是本技术实施例提供的一种钻井工具的结构示意图。参见图1，该钻井工具包括：钻铤10、上接头11、液缸12、第一柱塞13、第一柱塞杆14、第二柱塞15、第二柱塞杆16、下接头17和钻头18；
55.第一柱塞13、第一柱塞杆14、第二柱塞15和第二柱塞杆16设置在液缸12内；
56.第一柱塞杆14的一端穿过液缸12的一端与上接头11的一端连接，上接头11的另一端与钻铤10连接；第一柱塞杆14的另一端与第一柱塞13连接；
57.第二柱塞15与第二柱塞杆16的一端连接，第二柱塞杆16的另一端穿过液缸12的另一端与下接头17的一端抵接，液缸12的另一端与下接头17的一端连接，下接头17的另一端与钻头18连接；
58.第一柱塞13和第二柱塞15均与液缸12的内壁贴合，且第一柱塞13与第二柱塞15相
对，第一柱塞13、第二柱塞15与液缸12的内壁组成第一密封腔，第二柱塞杆16、第二柱塞15与液缸12的内壁组成第二密封腔；
59.在破岩过程中，钻铤10，用于通过上接头11向第一柱塞13传递钻压，第一柱塞13，用于通过第一密封腔内的带压液体向第二柱塞15传递钻压，第二柱塞15，用于对钻压进行增压，且用于通过第二密封腔内的密封液向缸体传递增压后的钻压，缸体，用于通过下接头17向钻头18传递增压后的钻压。
60.本技术实施例提供了一种钻井工具，由于第一柱塞13处的钻压能够通过第一密封腔内的带压液体传递至第二柱塞15，则第二柱塞15不仅受到第一柱塞13提供的钻压，还受到带压液态本身的压力提供的钻压，因此本技术中的钻井工具能够提高第二柱塞15的钻压，进而提高通过第二柱塞15和第一柱塞13传递至钻头18的钻压，进而提高钻头18与岩石之间的钻压，缩短该钻井工具对岩石进行破岩耗费的时间，提高破岩的效率。
61.上接头11的介绍：上接头11的一端与第一柱塞杆14的一端连接，上接头11的另一端与钻铤10连接。可选的，上接头11的一端与第一柱塞杆14的一端通过螺纹连接，上接头11的另一端与钻铤10通过螺纹连接。可选的，上接头11的材料为金属材料，例如，铁、钢等。
62.在一种可能的实现方式中，上接头11内径的尺寸与第一柱塞杆14内径的尺寸相匹配。钻铤10内的带压液态依次流经上接头11、第一连接杆、第一柱塞13、液缸12、第二柱塞15、第二柱塞杆16、下接头17和钻头18。可选的，上接头11内径的尺寸与第一柱塞杆14内径的尺寸相同，从而减少了钻铤10内的带压液态在上接头11与第一柱塞杆14连接处的阻力。
63.在一种可能的实现方式中，该钻井工具还包括弹性件，该弹性件设置在上接头11与液缸12之间，且弹性件包裹在第一柱塞杆14的外侧。在未通入带压液态前，弹性件提供的弹力可以防止上接头11与液缸12之间的刚性碰撞。同时，弹性件提供的弹力可以将第一柱塞杆14拉出液缸12，进而可以防止第一柱塞13与第二柱塞15之间的刚性碰撞。可选的，弹性件可以是环形弹簧。环形弹簧包裹在第一柱塞杆14的外侧。
64.在本技术实施例中，在未通入带压液态前，弹性件能够保持钻井工具的稳定性，防止上接头11与液缸12之间的刚性碰撞以及第一柱塞13与第二柱塞15之间的刚性碰撞，避免了上接头11、液缸12、第一柱塞13与第二柱塞15因刚性碰撞发生损坏，提高了该钻井工具的使用寿命。
65.需要说明的一点是，在破岩过程中，钻铤10，通过上接头11向第一柱塞13传递钻压；钻铤10处的钻压是由钻铤10的重力以及与钻铤10连接个管柱的重力提供的。由于上接头11的一端与第一柱塞杆14的一端连接，上接头11的另一端与钻铤10连接，所以钻铤10旋转能够带动上接头11旋转，进而带动与上接头11连接的第一柱塞杆14旋转。
66.液缸12的介绍：第一柱塞13、第一柱塞杆14、第二柱塞15和第二柱塞杆16设置在液缸12内。
67.在一种可能的实现方式中，参见图2，液缸12包括液缸腔体121和液缸接头122；液缸腔体121和液缸接头122连接，第一柱塞13、第一柱塞杆14、第二柱塞15和第二柱塞杆16设置在液缸腔体121内；液缸接头122的内径与第一柱塞杆14的外径相匹配，液缸腔体121的内径与第一柱塞13的外径相匹配；液缸接头122，用于限定第一柱塞13在液缸腔体121内的移动距离。
68.在一种可能的实现方式中，第一柱塞13的内径与第一柱塞杆14的内径相同，第一
柱塞13的外径大于第一柱塞杆14的外径，第一柱塞13与第一柱塞杆14连接形成第一环形台阶；液缸接头122，通过第一环形台阶来限定第一柱塞13在液缸腔体121内的移动距离。
69.可选的，液缸接头122的内侧设置有环形限位桩，在破岩过程中，第一柱塞13受到液缸12内带压液态的压力向外移动。此时，第一环形台阶与液缸接头122内侧的环形限位桩相抵，从而阻止第一柱塞13继续向外移动。
70.在一种可能的实现方式中，该钻井工具还包括六方体滑块；液缸接头122内设置有六方体滑槽，第一柱塞杆14与六方体滑块连接；六方体滑块与六方体滑槽的尺寸相匹配，且六方体滑块设置在六方体滑槽内；在破岩过程中，上接头11带动第一柱塞杆14旋转，第一柱塞杆14，通过六方体滑块与六方体滑槽，带动液缸接头122旋转，液缸接头122旋转带动液缸腔体121、下接头17以及钻头18旋转。
71.可选的，液缸12的材料为金属材料，例如，铁、钢等。
72.需要说明的一点是，六方体滑块和六方体滑槽能够实现六方体滑块的上下滑动，也能实现第一柱塞杆14带动液缸接头122旋转。在破岩过程中，第一柱塞13在液缸12内上下移动时，第一柱塞杆14与六方体滑块沿着六方体滑槽上下移动。在第一柱塞杆14旋转时，六方体滑块与六方体滑槽向契合，从而第一柱塞杆14能够驱动液缸接头122旋转，进而驱动与液缸接头122连接的液缸腔体121一起旋转。
73.第一柱塞13和第一柱塞杆14的介绍：参见图3，第一柱塞13和第一柱塞杆14之间可以一体成型，也可以通过螺纹连接。可选的，第一柱塞13和第一柱塞杆14的材料为金属材料，例如，铁、钢等。
74.在一种可能的实现方式中，继续参见图1，该钻井工具还包括第一密封圈；第一密封圈设置在液缸12的内壁与第一柱塞杆14的外壁之间，用于密封液缸12的内壁与第一柱塞杆14的外壁之间的缝隙。其中，第一密封圈的材料可以是橡胶；例如，丁氰橡胶。
75.可选的，液缸12一端的内壁设置有第一密封凹槽，第一密封圈与第一密封凹槽的尺寸相匹配。第一密封凹槽，用于固定第一密封圈。
76.第二柱塞15和第二柱塞杆16的介绍：参见图4，第二柱塞15和第二柱塞杆16之间可以一体成型，也可以通过螺纹连接。可选的，第二柱塞15和第二柱塞杆16的材料为金属材料，例如，铁、钢等。
77.在一种可能的实现方式中，继续参见图1，该钻井工具还包括第二密封圈；第二密封圈设置在液缸12的内壁与第二柱塞杆16的外壁之间，用于密封液缸12的内壁与第二柱塞杆16的外壁之间的缝隙。其中，第二密封圈的材料可以是橡胶；例如，丁氰橡胶。
78.可选的，液缸12另一端的内壁设置有第二密封凹槽，第二密封圈与第二密封凹槽的尺寸相匹配。第二密封凹槽，用于固定第二密封圈。
79.需要说明的一点是，第一柱塞杆14的一端穿过液缸12的一端与上接头11的一端连接，上接头11的另一端与钻铤10连接；第一柱塞杆14的另一端与第一柱塞13连接；第二柱塞15与第二柱塞杆16的一端连接，第二柱塞杆16的另一端穿过液缸12的另一端与下接头17的一端抵接，液缸12的另一端与下接头17的一端连接，下接头17的另一端与钻头18连接。
80.其中，第一柱塞13和第二柱塞15均与液缸12的内壁贴合，且第一柱塞13与第二柱塞15相对，第一柱塞13、第二柱塞15与液缸12的内壁组成第一密封腔，第二柱塞杆16、第二柱塞15与液缸12的内壁组成第二密封腔。在破岩过程中，第一柱塞13，用于通过第一密封腔
内的带压液体向第二柱塞15传递钻压，第二柱塞15，用于对钻压进行增压，且用于通过第二密封腔内的密封液向缸体传递增压后的钻压，缸体，用于通过下接头17向钻头18传递增压后的钻压。
81.在本技术实施例中，由于通过第一密封腔内的带压液体以及第二密封腔内的密封液，将钻铤10处的钻压传递到钻头18，而密封液在密封腔内有一定的压缩空间，这样第一柱塞13和第二柱塞15在液缸12内有一定的位移空间，在钻头18与岩石接触时，钻头18可以上下移动，从而避免了钻头18与岩石之间的刚性接触，减小了钻头18发生损坏的概率，延长了钻井工具的使用寿命。
82.在一种可能的实现方式中，第一柱塞13的端面与第二柱塞15的端面之间的间距为预设间距。在本技术实施例中，对预设间距的数值不作具体限定，可以根据需要进行设置并更改。可选的，预设间距可以是5cm至15cm之间的任一数值，例如，10cm、13cm、15cm等。
83.需要说明的一点是，密封液与带压液体可以相同，也可以不同。由于带压液体在第一密封腔内有一定的压缩空间，密封液在第二密封腔内也有一定的压缩空间，所以钻压在从钻铤10向钻头18传递过程中为柔性传输，具有弹性，这样钻头18在破岩时，与岩石之间不是刚性接触，减小了钻头18发生损坏的概率，延长了钻头18的使用寿命。
84.在一种可能的实现方式中，钻铤10的内径、上接头11的内径、第一柱塞杆14的内径、第一柱塞13的内径、液缸12的内径、第二柱塞15的内径、第二柱塞杆16的内径、下接头17的内径和钻头18的内径依次连通，且第一柱塞13的内径大于第二柱塞15的内径；第二柱塞15，用于通过减小第二柱塞15的内径来增加第一密封腔内的带压液体向第二柱塞15传递的钻压。
85.需要说明的一点是，第一柱塞13的内径大于第二柱塞15的内径，第一柱塞13的面积小于第二柱塞15的面积，带压液态作用在第二柱塞15处的压力会大于作用在第一柱塞13处的压力，因此第二柱塞15不仅受到第一柱塞13提供的钻压，还受到带压液态本身压力提供的钻压，所以增加带压液体向第二柱塞15传递的钻压。
86.在破岩过程中，钻头18处的钻压一部分来源于钻铤10以及与钻铤10连接个管柱的重力，另一部分来源于第二柱塞15通过带压液态提供的向下的钻压。这两个力同时作用在钻头18，提高了钻头18处的钻压。其中，第一柱塞13的内径与第二柱塞15的内径之间的差值越大，第一柱塞13的面积与第二柱塞15的面积的差值越大，第二柱塞15通过带压液态提供的推力越大。
87.在一种可能的实现方式中，该钻井工具还包括限流环；限流环与第二柱塞15连接，限流环与第一柱塞13相对；限流环，用于通过调节限流环的内径来调节第一密封腔内的带压液体向第二柱塞15传递钻压。
88.可选的，限流环的端面第二柱塞15的端面通过螺纹连接，或者，限流环的端面第二柱塞15的端面一体成型。其中，限流环的端面与第一柱塞13的端面相对。
89.其中，第一柱塞13的内径大于限流环的内径。第一柱塞13的内径与第二柱塞15的内径可以相同，也可以不同。限流环与第二柱塞15之间可以通过螺纹连接。
90.在本技术实施例中，通过更换不同型号的限流环来调节限流环的内径尺寸，进而调节带压液态作用在第二柱塞15处的压力以及传递到钻头18处的钻压。由于更换限流环简单便捷，可以避免更换第二柱塞15和第二柱塞杆16，因此减少了调节钻压步骤和跟换的部
件，在提高调节钻压效率的同时，也节约了成本。
91.下接头17的介绍：第二柱塞杆16的另一端穿过液缸12的另一端与下接头17的一端抵接，液缸12的另一端与下接头17的一端连接，下接头17的另一端与钻头18连接。可选的，下接头17的另一端与钻头18之间通过螺纹连接。可选的，下接头17的材料为金属材料，例如，铁、钢等。
92.在一种可能的实现方式中，参见图5，下接头17的一端设置有柱塞槽171，第二柱塞杆16的另一端与柱塞槽171抵接。可选的，柱塞槽171的尺寸与第二柱塞杆16的外径相同。其中，柱塞槽171能够为第二柱塞15和第二柱塞杆16在液缸12内的移动提供空间。
93.需要说明的一点是，液缸腔体121旋转的过程中，驱动第二柱塞15和第二柱塞杆16旋转，进而带动与第二柱塞杆16连接的下接头17旋转；下接头17旋转带动钻头18旋转，实现破岩。
94.钻头18的介绍：钻头18为硬质合金钻头。在一种可能的实现方式中，钻头18为pdc(polycrystalline diamond compact，聚晶金刚石复合)钻头；pdc钻头具有耐磨性强、寿命长、钻效高和成本低的优点。
95.以上所述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。