【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气钻井，特别涉及一种同心驱动低压耗减摩阻工具及相关钻具组合。
技术介绍
1、随着勘探开发的深入，大斜度井、大位移井、水平井等具有挑战性的复杂结构井数量越来越多。该类型井面临的共性问题为轨迹控制难度大，随着井眼轨迹的复杂化、水平段的延伸更长，定向钻进时面临的托压问题(是指定向钻进过程中，钻柱与井壁之间产生比较大的摩擦阻力，使钻压不能及时有效地作用于钻头上)越来越严重，由此导致的工具面不稳定、机械钻速低等问题越来越普遍。常规解决托压问题的手段包括井眼轨迹优化、钻井液性能调整、加入小球等，均存在应用局限性，且降摩阻效果不理想。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种同心驱动低压耗减摩阻工具及相关钻具组合。
2、第一方面，本专利技术实施例提供一种同心驱动低压耗减摩阻工具，包括：外芯轴、上接头、碟簧、上活塞和下活塞、多头转子、挠轴、阀座、动阀、以及定阀和下接头；
3、所述多头转子、所述挠轴、所述阀座和所述动阀依次连接；
4、所述碟簧设置于上活塞和外芯轴之间；
5、所述外芯轴、上活塞和下活塞中具有彼此连通且用于钻井液穿过的腔体，以使得在钻井过程中，所述钻井液从外芯轴进入，流经上活塞和下活塞，驱动多头转子转动，并通过所述多头转子带动所述动阀与所述定阀之间发生相对转动；
6、所述动阀和所述定阀上分别开设有多组供钻井液流过的孔，且在动阀相对定阀转动时，动阀上的
7、上述同心驱动低压耗减摩阻工具，还包括：依次设置的套筒、活塞外筒、胶筒、中接头和阀套；
8、所述上接头、所述套筒、所述活塞外筒、所述胶筒、所述中接头、所述阀套和所述下接头之间同轴螺纹连接；
9、所述外芯轴与所述上接头之间通过花键连接；
10、所述碟簧设置于所述套筒中；
11、所述上活塞的底部与下活塞螺纹连接，且设置于所述活塞外筒之中；
12、所述多头转子设置于所述胶筒中；
13、所述挠轴、所述阀座、所述动阀和所述定阀设置于所述胶筒、所述中接头和所述阀套连接形成的空腔中。
14、所述外芯轴外表面设置有花键；
15、所述上接头内部为花键套结构，所述上接头与所述外芯轴之间通过花键套接。
16、上述同心驱动低压耗减摩阻工具，还包括：设置于上接头和碟簧之间的中心环和半圆环；
17、所述外芯轴的花键下方还开设有凹槽，所述半圆环套设于所述凹槽内；
18、所述中心环套接于半圆环外部；
19、所述外芯轴相对于上接头向上运动，所述半圆环随外芯轴向上运动的状态下，所述半圆环被所述上接头的下端面所限位。
20、所述上活塞上端与所述外芯轴下端通过螺纹连接；
21、所述上活塞下端与所述下活塞上端通过螺纹连接；
22、所述上活塞和下活塞内部具有彼此连通的腔体，且所述上活塞内部腔体侧壁上还设置有连通内外的孔。
23、所述上活塞与所述套筒之间还设置有至少一组密封圈；
24、所述下活塞与活塞外筒之间，还设置有至少一组动密封组件。
25、上述同心驱动低压耗减摩阻工具，还包括：平衡块；
26、所述平衡块设置于所述套筒下端面、活塞外筒内、下活塞上端面和上活塞外侧形成的环形空间内，且可上下移动；
27、所述平衡块与所述活塞外筒之间，和/或，所述平衡块与上活塞之间，还设置有至少一组动密封组件；
28、所述平衡块下端面、活塞外筒、下活塞上端面和上活塞之间的腔体内注有液压油。
29、所述平衡块上端面、活塞外筒、套筒下端面和上活塞之间形成的空间通过所述上活塞内部腔体侧壁上的孔相连通。
30、所述多头转子下端与所述挠轴通过螺纹连接；
31、所述多头转子内部具有供钻井液穿过的腔体，且下端具有与所述腔体与外部连通的通孔。
32、所述挠轴的下端与阀座的上端通过螺纹连接；
33、所述阀座上设置有多组流道和环形槽，所述多组流道和环形槽连通。
34、所述动阀设置于所述阀座底部的所述环形槽中。
35、所述动阀上的孔，包括：若干第一圆孔和第二圆孔；所述第一圆孔的直径大于第二圆孔；所述第一圆孔和第二圆孔沿圆周交错设置；
36、所述定阀上的孔为与第一圆孔大小相同的第三圆孔，所述定阀上的若干第三圆孔的数量和开设位置与所述动阀上第一圆孔的数量和位置相对应。
37、所述阀套内壁设有台阶面；
38、所述定阀设置于所述台阶面上。
39、第二方面，本专利技术实施例提供一种钻具组合，其特征在于，所述钻具组合包括如前述的同心驱动低压耗减摩阻工具。
40、本专利技术实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
41、本专利技术实施例提供上述同心驱动低压耗减摩阻工具及相关钻具组合，钻井液从外芯轴进入，流经上活塞和下活塞，驱动多头转子转动，并通过多头转子带动所述动阀沿轴线旋转，也即动阀与定阀之间发生了相对转动，在转动过程中，动阀上的孔与定阀上的孔之间过流截面积周期变化，以使得钻井液压力发生周期性变化，在下活塞、上活塞下端面产生相应周期变化的推力，推动所述外芯轴压缩碟簧而产生周期性轴向振动，本专利技术实施例提供的同心驱动低压耗减摩阻工具的结构简单，通过定阀和动阀构成稳定的内部结构，在动阀的高速旋转的情况下，在定阀处产生高频压力脉冲，进而带动整个工具产生高频轴向振动，在定向钻进时，以较小的水力能力的消耗，实现较大的轴向振荡力，将钻具与井壁之间的静摩擦转变为动摩擦，可有效地降低摩擦阻力，缓解托压、粘滑、工具面不稳定等问题，提高了钻井效率。该工具可适用于大斜度井、大位移井、水平井等复杂结构井的钻井过程，适用范围广泛。
42、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
43、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种同心驱动低压耗减摩阻工具，其特征在于，包括：外芯轴、上接头、碟簧、上活塞和下活塞、多头转子、挠轴、阀座、动阀、以及定阀和下接头；
2.如权利要求1所述的工具，其特征在于，还包括：依次设置的套筒、活塞外筒、胶筒、中接头和阀套；
3.如权利要求2所述的工具，其特征在于，所述外芯轴外表面设置有花键；
4.如权利要求3所述的工具，其特征在于，还包括：设置于上接头和碟簧之间的中心环和半圆环；
5.如权利要求1所述的工具，其特征在于，所述上活塞上端与所述外芯轴下端通过螺纹连接；
6.如权利要求5所述的工具，其特征在于，所述上活塞与所述套筒之间还设置有至少一组密封圈；
7.如权利要求6所述的工具，其特征在于，还包括：平衡块；
8.如权利要求7所述的工具，其特征在于，所述平衡块上端面、活塞外筒、套筒下端面和上活塞之间形成的空间通过所述上活塞内部腔体侧壁上的孔相连通。
9.如权利要求1所述的工具，其特征在于，所述多头转子下端与所述挠轴通过螺纹连接；
10.如权利要求9所述的工具，其特
11.如权利要求10所述的工具，其特征在于，所述动阀设置于所述阀座底部的所述环形槽中。
12.如权利要求1所述的工具，其特征在于，所述动阀上的孔，包括：若干第一圆孔和第二圆孔；所述第一圆孔的直径大于第二圆孔；所述第一圆孔和第二圆孔沿圆周交错设置；
13.如权利要求12所述的工具，其特征在于，所述阀套内壁设有台阶面；所述定阀设置于所述台阶面上。
14.一种钻具组合，其特征在于，所述钻具组合包括如权利要求1-13任一项所述的同心驱动低压耗减摩阻工具。
...【技术特征摘要】
1.一种同心驱动低压耗减摩阻工具，其特征在于，包括：外芯轴、上接头、碟簧、上活塞和下活塞、多头转子、挠轴、阀座、动阀、以及定阀和下接头；
2.如权利要求1所述的工具，其特征在于，还包括：依次设置的套筒、活塞外筒、胶筒、中接头和阀套；
3.如权利要求2所述的工具，其特征在于，所述外芯轴外表面设置有花键；
4.如权利要求3所述的工具，其特征在于，还包括：设置于上接头和碟簧之间的中心环和半圆环；
5.如权利要求1所述的工具，其特征在于，所述上活塞上端与所述外芯轴下端通过螺纹连接；
6.如权利要求5所述的工具，其特征在于，所述上活塞与所述套筒之间还设置有至少一组密封圈；
7.如权利要求6所述的工具，其特征在于，还包括：平衡块；
8.如权利要求7所述的工具，其特征在于，所述平衡块上端面、活...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳鹤，郑锋，于琛，刘学松，王建龙，刘轩，雷中清，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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