轴扭复合冲击钻井提速工具制造技术

本实用新型专利技术涉及石油钻井井下工具技术领域，是一种轴扭复合冲击钻井提速工具，其包括旁通阀

【技术实现步骤摘要】
轴扭复合冲击钻井提速工具


[0001]本技术涉及石油钻井井下工具
，是一种轴扭复合冲击钻井提速工具
。

技术介绍

[0002]随着石油勘探向纵向发展
,
互层频繁
、
复杂地层钻遇率高，钻遇地层的岩石硬度大
、
研磨性强
、
可钻性级值高
,
导致钻头吃入困难
、
黏滑振动严重
,
且复杂钻井时间长
、
机械钻速低
,
严重制约了油气勘探开发速度与成本
。
提高深井硬地层钻井机械钻速
、
减少趟钻次数，国内外学者针对冲击钻井技术进行了大量研究并研制了多种冲击钻井工具
。
在深井硬地层的钻进过程中，
PDC
钻头会出现因扭矩不足而无法破碎岩石的情况
;
此时，钻柱发生扭转，储存弹性势能，直至钻头克服钻井阻力，钻柱中的能量被瞬间释放，钻柱与钻头产生剧烈振动
(“黏滑”振动
)
，导致钻头受到磨损
。
[0003]油气勘探开发中常采用扭力冲击器与
PDC
钻头的配合来降低“黏滑”振动的产生，从而提高钻头对深井硬地层的钻进速度
。
目前使用的冲击器大多为
TorkBuster
，国内的螺杆钻具式
、
涡轮式扭力冲击器等只能产生单向扭转冲击，这会造成冲击机构单侧受力不均匀而出现偏磨失效/>。
扭力冲击器能够产生扭转冲击振动，从而辅助钻头破岩，但在面对硬地层切削齿无法吃入或大斜度
、
水平段等钻头无法进尺的情况时，几乎没有提速效果
。
增加钻头吃入深度
、
减弱或消除粘滑振动是提高钻井效率的有效手段
。
经过研究发现现有轴向冲击工具和扭转冲击工具在互层频繁或高研磨地层提速效果不太理想
,
在硬地层中扭转冲击切削作用下岩石更易发生脆性破碎
,
提高钻头的侵入能力
,
而在较软地层中会产生尺寸较小的岩屑易引起钻头泥包
。
轴向冲击能够增加
PDC
钻头切削深度
, 但增加的阻抗扭矩会引起钻头扭转振动
, 易引起钻头崩齿
。
[0004]虽然现有的单维度冲击钻井工具在一定程度上可以为钻头提供轴向或扭转冲击力，并取得一定的提速效果，但其应用效果不理想
。
其存在如下技术问题：
1. 只能提供单维度冲击；
2.
轴向冲击工具会引起钻头的扭转振动，进而导致钻头崩齿的危险；
3.
设计了多个换向口的结构，导致整体结构复杂，且容易受到冲蚀破坏；
4.
现有的冲击工具因机械式冲击结构设计和密封圈等结构导致结构复杂，且这些结构易损坏，导致工具寿命短
、
维保困难
。

技术实现思路

[0005]本技术提供了一种轴扭复合冲击钻井提速工具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有冲击装置冲击方式单一且结构复杂的问题
。
[0006]本技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种轴扭复合冲击钻井提速工具包括阀体
、
阀芯
、
阀套
、
复位弹簧
、
防掉接头
、
配流盘
、
防掉螺母
、
防掉连杆
、
驱动装置
、
转子接头
、
传动装置
、
壳体
、
轴向冲击组件
、
冲击砧和钻头轴，阀体下部内侧限位安装有阀套，阀体上部内侧设有第一限位环台，阀套内设有上端抵于第一限位环台下侧的阀芯，阀芯与阀套之间设有复位弹簧，对应阀套上方位置的阀芯中部外侧设有至少一个内旁通孔，对应内
旁通孔位置的阀体外侧设有一个外旁通孔；阀体下端外侧设有外筒，外筒上部内侧设有第二限位环台，第二限位环台上座有上端抵于阀体下侧的配流盘，配流盘中部设有上下贯通且偏心设置的配流孔，对应配流孔外侧位置的配流盘上设有若干个上下贯通的过流孔；外筒中部设有防掉螺母
、
防掉连杆，防掉连杆上端通过螺纹实现与防掉螺母的连接，防掉连杆下端通过螺纹实现与驱动装置连接，防掉螺母旋转周期性封堵配流盘上的配流孔，驱动装置下部设有转子接头，转子接头下端通过螺纹实现与传动装置的连接，转子接头上部外侧沿圆周分布有若干个进液孔，传动装置下端设有能随驱动装置转动而周期性上下往复运动的轴向冲击组件，轴向冲击组件下端固定安装有下端位于外筒下方的钻头轴，对应钻头轴与轴向冲击组件之间位置的外侧设有冲击砧
。
[0007]下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或
/
和改进：
[0008]上述轴向冲击组件可包括中心杆
、
椭形轨道盘体
、
滚轮
、
冲击砧和重锤，中心杆随驱动装置旋转驱动椭形轨道盘体旋转，滚轮沿椭形轨道盘体运动驱动重锤上下往复运动，钻头轴上端凹槽位置设有冲击砧，重锤上下往复运动冲击弹簧
。
[0009]上述外筒可包括由上至下依次固定安装在一起的防掉接头
、
驱动外筒
、
传动外筒
、
轴向冲击外筒，驱动装置包括衬套
、
转子
、
转子接头，驱动外筒内侧设有衬套，衬套内设有与防掉连杆下端传动连接在一起的转子，轴向冲击外筒内设有传动装置
、
轴向冲击组件，转子下端通过转子接头与传动装置上连接头连接在一起，传动装置下端通过下传动连接头与轴向冲击组件上端传动连接在一起
。
[0010]上述椭形轨道盘体的轨道呈椭圆形回转体结构
。
[0011]本技术结构合理而紧凑，使用方便，通过在配流盘上设置偏心的配流孔，能使旋转的防掉螺母周期性封堵配流孔，使得进入驱动装置内部的流体流量为简谐波动，使驱动装置输出扭矩形成扭转冲击；通过设置轴向冲击组件，其能随传动装置转动而周期性上下往复运动，从而在钻进过程中钻头轴受到向下的脉冲式冲击作用力，且能通过增加轴向冲击组件数量实现冲击频率调节，提高工具的地层适应性，具有可靠
、
稳定和破岩效果好的特点
。
附图说明
[0012]附图1为本技术实施例1至4第Ⅰ段的主视剖视结构示意图
。
[0013]附图2为本技术实施例1至4第Ⅱ段的主视剖视结构示意图
。
[0014]附图3为本技术实施例1至4第Ⅲ段的主视剖视结构示意图
。
[0015]附图4为附图1中配流盘的立体结构示意图
。
[0016]附图5为附图3中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种轴扭复合冲击钻井提速工具，其特征在于包括阀体
、
阀芯
、
阀套
、
复位弹簧
、
防掉接头
、
配流盘
、
防掉螺母
、
防掉连杆
、
驱动装置
、
转子接头
、
传动装置
、
壳体
、
轴向冲击组件
、
冲击砧和钻头轴，阀体下部内侧限位安装有阀套，阀体上部内侧设有第一限位环台，阀套内设有上端抵于第一限位环台下侧的阀芯，阀芯与阀套之间设有复位弹簧，对应阀套上方位置的阀芯中部外侧设有至少一个内旁通孔，对应内旁通孔位置的阀体外侧设有一个外旁通孔；阀体下端外侧设有外筒，外筒上部内侧设有第二限位环台，第二限位环台上座有上端抵于阀体下侧的配流盘，配流盘中部设有上下贯通且偏心设置的配流孔，对应配流孔外侧位置的配流盘上设有若干个上下贯通的过流孔；外筒中部设有防掉螺母
、
防掉连杆，防掉连杆上端通过螺纹实现与防掉螺母的连接，防掉连杆下端通过螺纹实现与驱动装置连接，防掉螺母旋转周期性封堵配流盘上的配流孔，驱动装置下部设有转子接头，转子接头下端通过螺纹实现与传动装置的连接，转子接头上部外侧沿圆周分布有若干个进液孔，传动装置下端设有能随驱动装置转动而周期性上下往复运动的轴向冲击组件，轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚森江加入拉，崔鹏飞，袁逸萍，许晨星，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：新型
国别省市：