【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种错位式复合冲击pdc钻头提速装置,属于油气开采提速工具领域。
技术介绍
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技术介绍
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1、浅层油气资源的逐渐枯竭迫使油气勘探目标逐渐向深部地层转变,深部地层岩石具有硬度高、研磨性强、可钻性差等特点,钻遇该地层时,pdc钻头磨损快、进尺慢、寿命低,严重制约着深部地层钻井提速。因此,提高pdc钻头在深部地层机械钻速是当前油气勘探开发领域的迫切需求,通常采用方法是使用钻井提速工具。
2、目前国内外为了提高深部地层的钻井效率,已经研制出多种轴向振动冲击钻具、扭力冲击钻具以及复合提速钻具。轴向振动冲击钻具是将钻井液的液压能转换为机械能,为钻头提供额外的轴向冲击力。但它产生的轴向冲击功相对较小,冲击频率过大也会影响冲击器的寿命；扭力冲击钻具是利用钻井液驱动内部冲击摆锤做来回的旋转冲击,将泥浆压力能转换成一定频率、周向扭转型机械破岩能量传递给pdc钻头。扭力冲击钻具虽然在周向上剪切破岩效率较高,但对钻头与冲击器的匹配性要求较高,且高研磨性地层时效果不佳；复合提速钻具能同时为钻头提供额外的轴向冲击力和旋转冲击扭矩,可以有效增强钻头的破岩能力,减轻黏滑、卡钻现象,延长钻头使用时间。但现有的复合提速钻具存在内部结构复杂、冲击元件多且能量消耗大、两种冲击频率无配合和提速效果不佳等问题。
3、针对以上问题,提出了一种错位式复合冲击pdc钻头提速装置,该专利技术只需一个元件就可以同时产生轴向冲击和周向冲击,结构简单,且两种冲击频率存在配合关系。
技术实现思路p>
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技术实现思路
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1、本专利技术针对当前冲击提速装置适用范围窄、功能单一,只能产生周向冲击或者轴向冲击、结构复杂、提速效果不佳等问题设计了一种错位式复合冲击pdc钻头提速装置。本专利技术在pdc钻头钻进地层期间,可提供两种形式的冲击破岩，既能提供纵向上的冲击破岩,增强对岩石的破坏；又能产生横向的扭力剪切破岩,消除黏滑效应,从而形成更高效的“立体破岩”效果,对提高石油开采效率具有重要意义。
2、本专利技术的技术方案：
3、本专利技术为一种错位式复合冲击pdc钻头提速装置,主要包括保护壳体、传动装置、轴向冲击发生装置、周向冲击发生装置、pdc钻头；所述保护壳体主要包括钻杆接头、冲击器连接壳体、蓄水壳体、防掉环；所述传动装置主要包括分流器、滚动轴承一、滚动轴承二、涡轮轴；所述轴向冲击发生装置主要包括限位弹簧、轴向升降器、花键轴、轴向冲击座、轴向冲击锤、花键转盘、升降平台；所述周向冲击发生装置主要包括周向冲击锤、冲击传递器；
4、所述冲击器连接壳体主要包括内流道、滑动导轨、支撑平台。所述分流器主要包括圆形斜孔和圆环基体。所述轴向升降器主要包括泄压孔和轴向升降器基体。所述花键轴主要包括冲击槽一、冲击槽二、外花键、内花键。所述花键转盘主要包括花键槽和圆盘基体。所述周向冲击锤主要包括冲击锤一、冲击孔一、冲击孔二、冲击锤二。所述冲击传递器主要包括汇流槽、支撑环、周向冲击座一、周向冲击座二。
5、各部分连接方式为保护壳体与传动装置为间隙配合,轴向冲击发生装置与保护壳体通过螺纹连接,周向冲击发生装置与保护壳体为间隙配合,pdc钻头与保护壳体通过螺纹连接。
6、所述保护壳体中的钻杆接头与冲击器连接壳体通过螺纹连接,冲击器连接壳体与蓄水壳体通过螺纹连接,蓄水壳体与防掉环通过螺纹连接；所述分流器与冲击器连接壳体为间隙配合,滚动轴承一与分流器底部台阶孔为过渡配合,滚动轴承二与蓄水壳体中支撑平台的台阶孔为过渡配合,涡轮轴的上下两端分别与滚动轴承一、滚动轴承二为过盈配合。
7、所述轴向冲击发生装置中的限位弹簧安装在涡轮轴与花键轴之间,轴向升降器与所述保护壳体中冲击器连接壳体通过螺纹连接；花键轴与涡轮轴通过花键连接,并与轴向升降器为间隙配合；轴向冲击座与冲击传递器通过螺纹连接；轴向冲击锤与花键轴通过螺纹连接；花键转盘与花键轴通过花键连接；升降平台与轴向升降器为间隙配合,并与花键轴为间隙配合,且上表面贴合花键轴轴肩,以带动花键轴轴向运动。
8、所述周向冲击发生装置中的周向冲击锤与花键轴为间隙配合,冲击传递器与蓄水壳体为间隙配合。
9、本专利技术有以下优点：
10、1.与轴向振动冲击钻具和扭力冲击钻具相比,本专利技术能够同时产生轴向冲击和周向冲击,从而消除黏滑效应,提高钻井效率；
11、2.与传统复合提速钻具相比,本专利技术结构更简单紧凑,控制更简便；
12、3.与传统复合提速钻具相比,本专利技术仅需一个执行元件就能同时实现两种不同工况冲击,破岩效率更高,消耗能量更少；
13、4.与传统复合提速钻具相比,本专利技术内无电子元件,工作安全可靠；
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1.一种错位式复合冲击PDC钻头提速装置，其主要特征：整体结构包括保护壳体(1)、传动装置(2)、轴向冲击发生装置(3)、周向冲击发生装置(4)、PDC钻头(5)；
2.根据权利要求1所述的一种错位式复合冲击PDC钻头提速装置，其特征在于：所述冲击器连接壳体(7)主要包括内流道(23)、滑动导轨(24)、支撑平台(25)；所述分流器(10)主要包括圆形斜孔(26)和圆环基体(27)；所述轴向升降器(15)主要包括泄压孔(28)和轴向升降器基体(29)；所述花键轴(16)主要包括冲击槽一(30)、冲击槽二(31)、外花键(32)、内花键(33)；所述花键转盘(19)主要包括花键槽(34)和圆盘基体(35)；所述周向冲击锤(21)主要包括冲击锤一(36)、冲击孔一(37)、冲击孔二(38)、冲击锤二(39)；所述冲击传递器(22)主要包括汇流槽(40)、支撑环(41)、周向冲击座一(42)、周向冲击座二(43)。
3.根据权利要求1所述的一种错位式复合冲击PDC钻头提速装置，其主要特征在于：所述保护壳体(1)中的钻杆接头(6)与冲击器连接壳体(7)通过螺纹连接
4.根据权利要求1所述的一种错位式复合冲击PDC钻头提速装置，其特征在于：所述轴向冲击发生装置(3)中的限位弹簧(14)安装在涡轮轴(13)与花键轴(16)之间,轴向升降器(15)与所述保护壳体(1)中冲击器连接壳体(7)通过螺纹连接；花键轴(16)与涡轮轴(13)通过花键连接,并与轴向升降器(15)为间隙配合；轴向冲击座(17)与冲击传递器(22)通过螺纹连接；轴向冲击锤(18)与花键轴(16)通过螺纹连接；花键转盘(19)与花键轴(16)通过花键连接；升降平台(20)与轴向升降器(15)为间隙配合,并与花键轴(16)为间隙配合,且上表面贴合花键轴(16)轴肩,以带动花键轴(16)轴向运动。
5.根据权利要求1所述的一种错位式复合冲击PDC钻头提速装置，其特征在于：所述周向冲击发生装置(4)中的周向冲击锤(21)与花键轴(16)为间隙配合,冲击传递器(22)与蓄水壳体(8)为间隙配合。
...【技术特征摘要】
1.一种错位式复合冲击pdc钻头提速装置，其主要特征：整体结构包括保护壳体(1)、传动装置(2)、轴向冲击发生装置(3)、周向冲击发生装置(4)、pdc钻头(5)；
2.根据权利要求1所述的一种错位式复合冲击pdc钻头提速装置，其特征在于：所述冲击器连接壳体(7)主要包括内流道(23)、滑动导轨(24)、支撑平台(25)；所述分流器(10)主要包括圆形斜孔(26)和圆环基体(27)；所述轴向升降器(15)主要包括泄压孔(28)和轴向升降器基体(29)；所述花键轴(16)主要包括冲击槽一(30)、冲击槽二(31)、外花键(32)、内花键(33)；所述花键转盘(19)主要包括花键槽(34)和圆盘基体(35)；所述周向冲击锤(21)主要包括冲击锤一(36)、冲击孔一(37)、冲击孔二(38)、冲击锤二(39)；所述冲击传递器(22)主要包括汇流槽(40)、支撑环(41)、周向冲击座一(42)、周向冲击座二(43)。
3.根据权利要求1所述的一种错位式复合冲击pdc钻头提速装置，其主要特征在于：所述保护壳体(1)中的钻杆接头(6)与冲击器连接壳体(7)通过螺纹连接,冲击器连接壳体(7)与蓄水壳体(8)通过螺纹连接,蓄水壳体(8)与防掉环(9)通过螺纹连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：马亚超，犹明豪，黄志强，李龙，赵海全，罗逸非，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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