[发明专利]一种冲击活塞及应用其的自激式复合冲击钻井工具

说明书

本发明公开了一种冲击活塞及应用其的自激式复合冲击钻井工具，解决了现有钻井工具冲击方式单一的问题。本发明钻井工具采用的冲击活塞，具有钻井液上流道和钻井液下流道，钻井液通过这两条流道将液体压力转变为活塞往复运动的机械能；且活塞具有螺旋状的下端面；冲击活塞往复运动锤击冲击传导接头，通过冲击活塞和冲击传导接头的螺旋面，将轴向的冲击力转化为钻头的轴向冲击力和周向冲击力，实现工具的复合冲击，保护钻头，提高钻井机械钻速。

技术领域

本发明涉及一种钻井工具，具体的是一种深层钻井提速工具。

背景技术

深部地层岩石坚硬、研磨极值高，钻井开发中存在单只钻头进尺少、钻头寿命短、机械钻速低等特点。在深层钻井提速工具中，一种是产生周向冲击的提速工具，能够减少钻头粘滑保护钻头，提高钻头使用寿命；另一种是产生轴向冲击的提速工具，通过给钻头增加振动冲击辅助破岩，提高机械钻速。两种类型工具在深层钻井提速中取得了很好的效果，但工具冲击方式单一，在砾、石英含量高等难钻地层提速效果不明显。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种冲击活塞及应用其的自激式复合冲击钻井工具，能够同时产生周向和轴向冲击，减少钻头粘滑，提高钻头使用寿命，同时辅助钻头破岩，提高深部地层机械钻速，降低开发成本。

第一方面，提供一种冲击活塞，能够产生轴向和周向冲击力，所述冲击活塞，包括：

活塞本体；

所述活塞本体，置于活塞腔中，并具有至少一条钻井液上流道和至少一条钻井液下流道；

所述钻井液上流道和所述钻井液下流道交替导引所述钻井液进入所述活塞本体上方的上密封腔及下方的下密封腔；

所述上密封腔及所述下密封腔内的钻井液分别作用于所述活塞本体的上端面及下端面，用于将所述钻井液的液体压力转变为所述活塞本体往复运动的机械能；

所述活塞本体具有螺旋状的下端面。

优选地，所述活塞本体具有一个中心流道。

优选地，所述钻井液上流道，由内部上通孔和外部上沟槽组成；

所述外部上沟槽与所述活塞腔内壁构成液流通道；

所述内部上通孔，其入口开于所述中心流道，出口开于所述活塞本体外壁，所述出口位于所述入口上方；

所述外部上沟槽，与所述内部上通孔的出口连通，垂直向上延伸至所述活塞本体的上端面。

优选地，所述钻井液下流道，由内部下通孔和外部下沟槽组成；

所述外部下沟槽与所述活塞腔内壁构成液流通道；

所述内部下通孔，其入口开于所述中心流道，出口开于所述活塞本体外壁，所述出口位于所述开口的下方；

所述外部下沟槽，与所述内部下通孔的出口连通，垂直向下止于所述活塞本体的下部。

第二方面，提供一种自激式复合冲击钻井工具，包括：

如上所述的冲击活塞；以及

工作筒；

所述工作筒内装有进液机构、冲击活塞和冲击传导接头；

所述进液机构，与所述冲击活塞间形成上密封腔，并用于向所述冲击活塞的中心流道、钻井液上流道和钻井液下流道输送钻井液；

所述冲击传导接头，其底部连接钻头，并轴向限位于所述工作筒的底端；

所述冲击传导接头，其上端面与所述冲击活塞下端面配合；