[发明专利]一种轴向振荡螺杆钻具

说明书

本发明公开了一种轴向振荡螺杆钻具，包括螺杆钻具本体和轴向振荡总成，螺杆钻具本体包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，旁通阀总成用于控制钻井液流向，旁通阀总成的下方设置防掉总成和马达总成，防掉总成连接在马达总成的上方，马达总成的底部通过万向轴总成连接传动轴总成，马达总成用于将钻井液的液压能转换为驱动传动轴总成绕其中心轴旋转的机械能，传动轴总成的底部连接有能轴向往复移动的轴向振荡总成，轴向振荡总成用于将钻井液的流体能量转换为对钻头的轴向振荡载荷，轴向振荡总成的底部连接钻头。本发明将螺杆钻具和轴向振荡结合在一起，兼容性良好，有效提高钻具机械钻速和钻进能力。

技术领域

本发明涉及石油开发领域中的井下钻井工具，尤其涉及一种轴向振荡螺杆钻具。

背景技术

随着钻井工程的快速发展，螺杆钻具凭借着在石油工程钻井中较好的实用性和适用性，使其逐渐成为了钻井工程中必不可少的常规钻井工具。螺杆钻具是一种容积式井下动力钻具，以钻井液为驱动介质，把液压能转换为机械能，在马达的进出口形成一定的压差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。螺杆钻具的结构较为简单，可靠性较高。

为了提高螺杆钻具的钻进能力和机械转速，国内外一些学者通过对马达定转子进行改进以增大螺杆钻具的扭矩，如串联马达、加长马达、多头马达等。通过增加扭矩的方式能提高螺杆钻具的破岩效率，但是对螺杆本身的使用寿命及稳定性有一定的影响，同时增加扭矩会降低螺杆钻具的转速。

在硬质地层及长水平井的钻进过程中，由于摩擦阻力的影响，使得传递到近钻头处的钻压较小，而常规螺杆钻具主要是给钻头提供扭矩，不能改变钻头处的钻压。目前，通常采用水力振荡器解决这类“托压”问题，该类工具通过采用产生高频的轴向往复振荡，将钻柱与井壁之间的静摩擦力转换为动摩擦力，从而实现减小摩擦阻力的目的。水力振荡器是一种较为有效的降摩减阻的工具，但是该类工具压降较高，再加上该类工具的安放位置的限制，使得该类工具不能降低近钻头处的摩擦阻力。轴向振荡螺杆钻具吸取螺杆钻具与水力振荡器的优点将螺杆钻具与轴向往复振荡结合在一起，不仅可以改变近钻头处的摩擦阻力过大的问题，而且可以增加钻头的破岩效率和钻进能力。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种轴向振荡螺杆钻具，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴向振荡螺杆钻具，解决现有技术中存在的近钻头摩阻大、破岩效率低等问题，该轴向振荡螺杆钻具将螺杆钻具和轴向振荡结合在一起，兼容性良好，能有效提高钻具机械钻速和钻进能力。

本发明的目的是这样实现的，一种轴向振荡螺杆钻具，包括螺杆钻具本体和轴向振荡总成，所述螺杆钻具本体包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述旁通阀总成用于控制钻井液流向，所述旁通阀总成的下方设置防掉总成和马达总成，所述防掉总成连接在马达总成上方，所述马达总成的底部连接传动轴总成，所述马达总成用于将钻井液的液压能转换为驱动所述传动轴总成绕其中心轴旋转的机械能，所述传动轴总成向下传递扭矩和转速。所述轴向振荡总成连接在所述传动轴总成的下方，所述轴向振荡总成将钻井液的流体能量转换为对钻头的轴向振荡载荷，所述轴向振荡总成的底部连接钻头。

在本发明的一较佳实施方式中，所述轴向振荡总成包括振荡外壳，所述振荡外壳上方与所述扶正器采用螺纹连接，所述振荡外壳下方与下TC轴承静圈采用螺纹连接，所述振荡外壳上方内部设置上TC轴承静圈，所述上TC轴承静圈内部设置套设在传动轴上的上TC轴承动圈；所述振荡外壳上设置密封槽、两排相同且每排四个周向均匀分布的第一沉头通孔和四个周向均匀分布的泄压孔；所述振荡外壳内部设置内衬，所述内衬上分别设置四个周向均匀分布的第一径向透槽、四个周向均匀分布的第一轴向通孔、两排相同且每排四个周向均匀分布的第一螺纹孔和内外各一个密封槽，所述内衬与所述振荡外壳通过第一螺钉连接固定；所述内衬内部设置悬挂套筒，所述悬挂套筒上端面与所述传动轴的轴肩相抵。