本发明专利技术提供了一种间歇式旋转冲击钻井工具，包括：传压机构；钻进机构，部分设置在传压机构内，钻进机构与传压机构连接，且能够在传压机构内移动；传压机构与钻进机构之间设置有增压腔，钻进机构设置有连通孔和钻井液通道，连通孔用于连通增压腔和钻井液通道；下压传压机构，传压机构朝钻进机构移动以封堵连通孔，上提传压机构，传压机构远离钻进机构以打开连通孔。基于本发明专利技术的技术方案，通过往复的上提和下压传压机构，使得连通孔周期性地打开或关闭，这样增压腔内的液体能够对增压腔内的钻井液产生周期性压力，并将水力能量通过钻进机构传递至钻头形成动载荷。水力能量产生的动载荷和传压机构传递的钻压相互耦合形成强劲的冲击载荷。击载荷。击载荷。
【技术实现步骤摘要】
基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具
[0001]本专利技术涉及石油钻井设备
，特别地涉及一种基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具。
技术介绍
[0002]目前，在深井和超深井钻井过程中，存在地层温度高、钻井循环介质压力损耗大、钻压不能有效施加、机械钻速低等难题，因此提高深井超深井的钻井速度，对于深部地层油气资源的勘探和开发至关重要。
[0003]冲击式钻井技术可在钻头上形成具有一定频率的冲击力，依靠钻头的切削挤压以及钻头的纵向振动来改变井底岩石的受力状态。
[0004]然而，相关技术中的冲击钻井工具仅仅依靠上部钻柱施压的钻压来完成冲击钻井，当钻遇硬地层时，可能会出现井底钻头的破岩效率大幅度下降的情况。
[0005]以上也就是说，相关技术中的冲击钻井工具存在井底钻头的破岩效率较低的问题。
技术实现思路
[0006]针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，解决了井底钻头的破岩效率较低的问题。
[0007]本专利技术的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，包括：传压机构；钻进机构，部分设置在传压机构内，钻进机构与传压机构连接，且能够在传压机构内移动；传压机构与钻进机构之间设置有增压腔，钻进机构设置有连通孔和钻井液通道，连通孔用于连通增压腔和钻井液通道；下压传压机构，传压机构朝钻进机构移动以封堵连通孔，上提传压机构，传压机构远离钻进机构以打开连通孔。
[0008]在一个实施方式中，连通孔为斜孔，连通孔与钻进机构具有夹角β，夹角β的取值范围：30
°
≤β≤60
°
。通过本实施方式，将夹角β设置在上述范围之类，这样便于将增压腔内的钻井液导入钻井液通道内，从而确保钻井是钻井液能够循环地流动，进而确保钻进工作能够顺利地开展。
[0009]在一个实施方式中，传压机构与钻进机构之间还设置有安装腔，基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具还包括弹性缓冲件，弹性缓冲件设置在安装腔内。通过本实施方式，弹性缓冲件用于减缓上部钻柱振动以及传递钻压，同时避免了钻进机构与井底岩石直接刚性接触，从而减少了具有旋转功能的冲击钻井工具的内部振动，延长了冲击钻井工具的使用寿命。
[0010]在一个实施方式中，钻进机构包括：承压头；承压杆，一端与承压头连接；下接头，与承压杆的另一端连接；其中，连通孔设置在承压头上，承压头的上端与传压机构的内壁限定出增压腔。
[0011]在一个实施方式中，钻进机构还包括旋转组件，旋转组件与承压头和传压机构连
接，上提传压机构能够驱动旋转组件动作以带动钻进机构在传压机构内旋转。通过本实施方式，传压机构不仅能向钻进机构施加压力，还能带动钻进机构旋转。这样实现了冲击钻井工具的冲击旋转钻进破岩的功能。增加了冲击钻井工具旋转破岩的功能，从而提高了冲击钻井工具的钻进效率。
[0012]在一个实施方式中，旋转组件包括：拉杆，其一端插设在承压头内；拉绳，从拉杆穿设出并同向缠绕在拉杆上，其一端连接在传压机构的第一端上，其另一端连接在传压机构的第二端上，第一端与第二端相对于传压机构的中心轴线对称设置。通过本实施方式，上提传压机构，拉绳缠绕贴紧在拉杆的外周面上，并产生一个让拉杆转动的旋转力，以使拉杆带动钻进机构以及钻进机构下方的钻头转动，下压传压机构，拉绳不完全贴紧在拉杆的外周面上，再继续下压传压机构，拉绳缠绕贴紧在拉杆的外周面上，并产生一个让拉杆转动的旋转力，这样能够进一步地增加拉杆的转速，从而增加钻头的旋转速度。这样反复上提和下压传压机构可实现了冲击钻井工具旋转破岩功能。
[0013]在一个实施方式中，旋转组件还包括：连接环，设置在拉杆的外周上，且与承压头连接；挡块，设置在拉杆插入承压头的一端上；弹簧，设置在承压头与挡块围设成的腔体内。通过本实施方式，连接环用于将拉杆与承压头连接在一起，从而确保拉杆能够带动承压头转动，进而实现冲击钻井工具的旋转破岩功能。弹簧具有减振作用，用于减缓拉杆与承压头之间的冲击振动。
[0014]在一个实施方式中，承压杆内设置有传动槽，下接头上设置有传动键，传动键与传动槽相配合。通过本实施方式，传动槽能够带动下接头旋转，从而带动其下的钻头一同旋转，进而实现了冲击钻井工具的旋转钻进功能。
[0015]在一个实施方式中，传压机构包括：上接头，其一端与钻柱连接；外筒，一端与上接头的另一端连接；锁紧螺母，与外筒的另一端连接。通过本实施方式，
[0016]在一个实施方式中，传压机构还包括联接筒，用于将外筒与锁紧螺母连接在一起。
[0017]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。
[0018]本专利技术提供的一种基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
[0019]在对增压腔内进行打压的同时，通过往复的上提和下压传压机构，使得连通孔周期性地打开或关闭，这样增压腔内的液体能够对增压腔内的钻井液产生周期性压力，并将水力能量通过钻进机构传递至钻头形成动载荷。水力能量产生的动载荷和传压机构传递的钻压相互耦合形成强劲的冲击载荷，从而完成了钻柱振动能量和水力能量到冲击能量的转化。与相关技术中仅靠上部钻柱施加钻压的钻进方式相比，本申请中的间歇式旋转冲击钻井工具增强了井底钻头的冲击破岩效率。另外，钻井液能够从上部钻柱的内部通道经过增压腔和钻井液通道流入井底，用于清洗井底和冷却钻头，进而确保间歇式旋转冲击钻井工具能够正常地工作。
附图说明
[0020]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0021]图1显示了本专利技术的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具的剖面视图；
[0022]图2显示了图1中的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具A
‑
A处的剖面视图。
[0023]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
[0024]附图标记：
[0025]10、传压机构；11、上接头；12、外筒；13、联接筒；14、锁紧螺母；15、阀座；21、连通孔；22、钻井液通道；23、承压头；24、承压杆；241、传动槽；25、下接头；251、传动键；26、旋转组件；261、拉杆；262、拉绳；263、连接环；264、挡块；265、弹簧；30、增压腔；40、弹性缓冲件。
具体实施方式
[0026]需要说明的是，本申请中的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具上部连接上部钻柱，下部连接钻头。
[0027]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0028]如图1所示，本专利技术提供了一种基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，包括传压机构10、钻进机构。其中，钻进机构部分设置在传压机构10内，钻进机构与传压机构10连接，且能够在传压机构10内移动；传压机构10与钻进机构之间设置有增压腔30，钻进机构设置有连通孔21和钻井液通道22，连通孔21用于连通增压腔30和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，其特征在于，包括：传压机构；钻进机构，部分设置在所述传压机构内，所述钻进机构与所述传压机构连接，且能够在所述传压机构内移动；所述传压机构与所述钻进机构之间设置有增压腔，所述钻进机构设置有连通孔和钻井液通道，所述连通孔用于连通所述增压腔和所述钻井液通道；下压所述传压机构，所述传压机构朝所述钻进机构移动以打开所述连通孔，上提所述传压机构，所述传压机构远离所述钻进机构以封堵所述连通孔。2.根据权利要求1所述的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，其特征在于，所述连通孔为斜孔，所述连通孔与所述钻进机构具有夹角β，所述夹角β的取值范围：30
°
≤β≤60
°
。3.根据权利要求1所述的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，其特征在于，所述传压机构与所述钻进机构之间还设置有安装腔，所述基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具还包括弹性缓冲件，所述弹性缓冲件设置在所述安装腔内。4.根据权利要求3所述的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，其特征在于，所述钻进机构包括：承压头；承压杆，一端与所述承压头连接；下接头，与所述承压杆的另一端连接；其中，所述连通孔设置在所述承压头上，所述承压头的上端与所述传压机构的内壁限定出所述增压腔。5.根据权利要求4所述的基于钻柱振动的间歇式旋转冲击钻井工具，其特征在于，所述钻...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞飞，严都力，杨龑栋，刘军，马文礼，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。