[实用新型]涡轮式双向高频复合冲击器

说明书

本实用新型提供了一种涡轮式双向高频复合冲击器，由涡轮总成、冲击总成和转换接头组成。所述的涡轮总成前端连接转换接头，转换接头前端连接冲击总成，通过涡轮总成将液压能转化为涡轮轴旋转的机械能，从而带动冲击总成的旋转阀旋转，由于在旋转阀和阀盖都开有孔，使钻井液周期性进锤头和锤体筒腔内，在液体的推动下锤头周期性撞击锤体筒产生周向震击，同时旋转阀和阀盖的轴向孔周期性错位使液体压力变化，产生高频的轴向震动，并通过下接头将轴向和周向冲击力传递到钻头，消除粘滑现象，保护了钻头，从而提高钻头破岩效率。本实用新型涡轮式双向高频复合冲击器利用钻井液产生轴向和周向两种冲击，能有效提高钻井效率。

技术领域

本实用新型是关于一种用于石油钻井的井下工具，尤其涉及一种涡轮式双向高频复合冲击器。

背景技术

在石油常规钻井中，PDC钻头得到广泛的应用，在现场操作时，经常会因为司钻技术、经验问题以至于送钻不及时或送钻过快，或是因为井壁摩阻问题，造成施加给钻头的钻压不稳定，影响破岩效率，甚至有可能因为钻压突然增大而损坏钻头、崩裂钻头的切削齿等，影响钻进速度。另一方面PDC钻头在钻硬或研磨性地层时，通常没有足够的扭矩来破碎岩石，从而产生卡钻的现象，井下钻杆扭力释放导致钻头失效。油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高，应用常规牙轮钻头钻进，单只钻头进尺少，需要多次起下钻且机械钻速较低；应用螺杆进行复合钻进时，由于深井中温度较高，螺杆寿命低、使用效果不理想；此外，采用气体钻井技术钻进可较大程度提高机械钻速，但在地层出水的情况下易引起井下复杂情况发生，且气体钻井配套设备多，成本相对较大。

针对以上问题，国内外已尝试了多种工具，取得了一定的提速效果，其中高频扭转冲击类工具占提速工具的主导地位。该类工具可以给钻头附加高频扭转冲击力，辅助钻头破岩，降低钻柱的粘滑现象，提高机械钻速。近年来也涌现出了轴向冲击类型的提速工具，该类工具可以大幅度提高钻头的岩石吃入深度，增加破岩效率，具有操作简单、提速效果好等特点。因此，有必要研发一种能够通过钻井液提供的动力，既可以提供轴向冲击，也可以提供周向冲击的复合双作用冲击器，同时具有两者的优点，辅助钻头破岩，保护钻头，延长钻头使用寿命，提高钻进速度。

实用新型内容

为了解决钻井过程中的钻头卡钻和钻柱的粘滑现象，提出了一种涡轮式双向高频复合冲击器，以克服现有技术的缺陷，提高钻进速度。该工具同时具有轴向冲击和周向冲击，能有效保护钻头，降低成本，提高破岩效率，增加钻井效率。

本实用新型的技术方案是：涡轮式双向高频复合冲击器是由涡轮总成、冲击总成和转换接头组成，涡轮总成前端连接转换接头，转换接头前端连接冲击总成；所述的涡轮总成包括涡轮本体、角接触球轴承、防掉环a、限位套筒a、涡轮定子、涡轮转子、传动键、限位套筒 b、矩形密封圈、涡轮轴、圆柱滚子轴承、推力球轴承、防掉环b，依次将涡轮转子、涡轮定子和限位套筒b通过传动键安装在涡轮轴上，将防掉环a安装在涡轮轴的上部，将两个角接触球轴承反向安装在涡轮本体和涡轮轴上部，预先将限位套筒a和矩形密封圈安装到涡轮本体上，再通过花键配合将涡轮定子放入涡轮本体内，从上到下依次将圆柱滚子轴承、推力球轴承和防掉环b安装在涡轮轴前段台阶，涡轮轴前端与传动轴螺纹连接；转换接头后端与涡轮本体连接，前端与短接头连接；所述的冲击总成包括套筒、旋转阀、阀盖、锤头、锤体筒、冲击壳体、锁紧筒和下接头，旋转阀的后端通过螺纹固定在传动轴前端，阀盖安装在锤体筒的端面，锤头安装在阀盖和锤体筒之间，锤体筒安装在冲击壳体的内部，通过锁紧筒和锤体筒螺纹连接将下接头轴向固定在冲击壳体上，锤体筒和冲击壳体通过牙嵌的方式与下接头周向固定，套筒安装在转换接头和锤体筒之间；通过涡轮总成的涡轮转子将液体能量转化为旋转的机械能，从而带动冲击总成的旋转阀旋转，由于在旋转阀和阀盖都开有孔，使钻井液周期性进锤头和锤体筒腔内，在液体的推动下锤头周期性撞击锤体筒产生周向震击，同时旋转阀和阀盖的轴向孔周期性错位使液体压力变化，产生高频的轴向震动，并通过下接头将轴向和周向冲击力传递到钻头，消除粘滑现象，提高破岩效率。