[实用新型]具有轴向水力脉冲及周向冲击作用的钻井工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于钻探工程领域具有轴向水力脉冲及周向冲击作用的钻井工具，其主要应用于石油天然气钻井工程。

背景技术

随着石油工业的高速发展，石油开采正向深井、超深井方向发展，硬地层钻进的难题日益突出。当钻头遇硬地层时，容易出现卡钻、跳钻、粘滑现象，严重影响钻头的使用寿命，使得钻井效率大大降低。传统的钻井技术，主要以轴向振动为主，包括空气锤、水力加压器等等，直接将冲击器产生的冲击力作用在钻头上，其效果并不是很明显，并且这样钻头齿在周期性冲击力的作用下极易损伤，严重影响钻头的使用寿命。

根据岩石破碎力学参数特性，岩石剪切强度远小于其抗压强度，基于此，本实用新型提出具有轴向水力脉冲及周向冲击作用的钻井工具，通过流道的改变，利用钻井液的压差产生轴向水力脉冲以及轴向冲击，带动钻头周向冲击复合钻进，从而实现高效破岩。

发明内容

为了探索解决背景技术中所述的卡钻、跳钻、粘滑现象以及传统钻井工具效率不高的问题，将传统的轴向冲击变为周向冲击，本实用新型提供了具有轴向水力脉冲及周向冲击作用的钻井工具。本实用新型的钻井工具利用钻井液驱动涡轮旋转，涡轮轴高速旋转使得盘阀组通道高速周期性连通、关闭，产生轴向水力脉冲，钻井液继续流向冲击锤部分，通过其内部流道变化产生压差迫使冲击锤周期性撞击锤座，从而将冲击力传递给钻头，实现高效破岩。

本实用新型的技术方案是：具有轴向水力脉冲及周向冲击作用的钻井工具通过螺纹连接固定安装在钻头上部，所述的钻进工具包括涡轮总成、冲击总成；所述涡轮总成包括上接头、上壳体、锁紧螺母、调整环a、轴套a、上轴承套、滚针轴承、涡轮、涡轮轴、平键、下轴承套、轴套b、调整环b、调整环c，上接头下端安装上调整环a，上壳体通过管螺纹与上接头连接，将锁紧螺母下端依次安装轴套a、涡轮轴，涡轮轴上端安装滚针轴承，然后安装上轴承套，用于滚针轴承的径向定位，再将涡轮通过平键安装到涡轮轴上，涡轮轴下端安装轴套b和滚针轴承，下轴承套紧套在滚针轴承外圈，用于滚针轴承的径向定位，轴套b下端安装调整环b，其中调整环a、调整环b、调整环c分别用于调整及定位上轴承套、轴套b、下轴承套；所述冲击总成包括上盘阀、下壳体、下盘阀、O型密封圈、上盖、转芯、冲击锤、冲击座、调整环d、下接头，上盘阀上端直接通过螺纹连接在涡轮轴下端，下盘阀紧挨着上盘阀，并由下壳体的凸台支撑定位，下壳体通过螺纹与上壳体连接，将O型密封圈安装在下盘阀和上盖的外圆周上，转芯安装在冲击锤内部，冲击锤安装在冲击座内部，冲击座与下壳体通过花键连接，冲击座下端安装有调整环d和下接头，完成其轴向定位；所述的上轴承套周向均布12个直径为10mm的分布孔；所述的上盘阀圆周分布两个导流孔，是为更好、更有效的使冲击锤复位，以便完成下一冲击冲程，且上盘阀下端周向均布3个直径为26mm的通孔；所述的下盘阀周向均布3个条状孔，是为弥补由于圆孔连通并旋转而导致钻井液的流通孔径减小，进而导致进入冲击结构内部的钻井液压力减小，使得冲击力减小，从而影响工具的提速效率；所述的冲击座设有配液流道a、配液流道b，冲击座导流孔，底部通孔a、底部通孔b；所述的转芯设有转芯条孔、转芯导流孔；所述的冲击锤设有冲击锤条孔a、冲击锤条孔b、冲击锤条孔c、冲击锤条孔d；所述冲击锤和冲击座之间设有冲击腔。

本实用新型的有益效果是：(1)利用钻井液驱动涡轮轴旋转，带动盘阀组通道高速周期性连通、关闭，产生轴向水力脉冲，更加有利于井底岩屑的清洗和运送，减少重复切削，提高钻头破岩效率；(2)钻井液流经冲击锤部分利用流道的改变，产生压差，从而驱动冲击锤周期性撞击冲击座，带动钻头周向冲击复合钻进，加速钻头破岩；(3)产生周期性的稳定扭矩，可以有效的避免卡钻、粘滑现象，延长钻头使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型图1中的A-A截面图。

图3是本实用新型图1中的B-B截面图。

图4是本实用新型图1中的C-C截面图。

图5是本实用新型图1中的D-D截面图。

图6是本实用新型图1中的E-E截面图。

图7是冲击结构复位冲程截面图。

图8是冲击结构冲击冲程截面图。