[實用新型]一種復合振動鉆井工具

有效

• 申請號: 201220358719.9
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN202731752U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王瑞和;王鵬;倪紅堅
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24
• 代理公司: 濰坊正信專利事務所 37216
• 代理人: 王秀芝

技術領域

本實用新型涉及石油天然氣鉆井技術領域，尤其涉及一種復合振動鉆井工具。

背景技術

使用PDC鉆頭（即Polycrystalline?Diamond?Compact的英文縮寫，聚晶金剛石復合片鉆頭）鉆大斜度井（即鉆井斜長與垂深之比大于2,井斜角在60°～86°的定向井）時，由于部分鉆柱靠在井眼的低邊，因此在鉆進過程中，鉆柱與井眼之間會產生很大的摩阻和扭矩，導致鉆壓和扭矩無法順利地施加到鉆頭上。這種工況下通常會產生兩個后果：一是由于鉆壓無法有效地施加到鉆頭上，產生“拖壓”現象，導致機械鉆速極低；二是鉆柱與井壁之間巨大的摩扭使鉆柱產生“粘滑”現象，加速了鉆頭PDC切削齒的破碎。因此，在大斜度井PDC鉆頭鉆進過程中，高摩阻導致的“拖壓”及高扭矩導致的“粘滑”成為影響鉆進效率的重要因素。

針對大斜度井鉆進過程中的“拖壓”及“粘滑”現象導致鉆進效率低下的問題，研究表明：鉆進過程中如果鉆柱振動將能有效減小鉆柱摩阻及扭矩。以此理論為指導，很有必要研制一種復合振動鉆井工具，通過該工具產生的軸向和周向的高頻復合振動使鉆柱振動，消除大斜度井鉆井過程中的“拖壓”及“粘滑”現象，大幅提高機械鉆速，延長鉆頭壽命，降低鉆井成本。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種復合振動鉆井工具，以便消除大斜度井鉆進過程中鉆柱產生的“拖壓”及“粘滑”現象。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：一種復合振動鉆井工具，包括一個套筒；

所述套筒內的上部安裝有振動短節，所述振動短節的底部安裝有振動短節卡盤，所述振動短節卡盤的盤底設置有通孔；

所述套筒內的中部安裝有螺桿馬達，所述螺桿馬達包括與所述套筒的內壁固定的螺桿馬達定子，以及設置在所述螺桿馬達定子內腔中的螺桿馬達轉子；所述螺桿馬達轉子為沿其軸向設有中空通道的螺桿，所述螺桿馬達轉子與所述螺桿馬達定子之間形成螺旋形容腔；

所述套筒內的下部安裝有轉換短節，所述轉換短節的上端與所述螺桿馬達轉子的下端連接，所述轉換短節沿其軸向設有中空的引流通道，所述轉換短節上端的側壁上設置有至少一個與所述引流通道連通的轉換短節導流孔；所述轉換短節的上端還套裝有一個與所述套筒的筒壁固定的環形盤，所述環形盤上開設有至少一個環形盤導流孔，所述環形盤導流孔與所述轉換短節導流孔周期性連通或斷開；

所述轉換短節的下端安裝有液壓缸，所述液壓缸內腔中設置有沖擊短節，所述沖擊短節的外側壁上設置有葉片，所述液壓缸的內壁、所述沖擊短節的外側壁和所述葉片之間周期性形成多個密閉空間；所述沖擊短節的底端連接有扭矩傳遞短節。

優選的，所述轉換短節的上端與所述螺桿馬達轉子的下端通過萬向軸連接，所述萬向軸沿其軸向設有中空的通道。

優選的，所述振動短節上端的外周面呈外六方輪廓狀，所述套筒該段的內壁對應設置為與所述振動短節上的外六方輪廓狀相適配的內六方輪廓狀；所述振動短節的外六方輪廓狀的下方為階梯軸段，所述階梯軸段上套設有彈簧。

優選的，所述振動短節卡盤的通孔內安裝有噴嘴，所述噴嘴通過卡簧鎖緊于所述通孔內。

優選的，所述沖擊短節的側壁上設置有葉片槽，所述葉片的一側安裝于所述葉片槽內，所述葉片與所述葉片槽之間頂靠有葉片彈簧；所述液壓缸的內壁上設置有多個沿其軸向延伸且向內凸出的液壓缸密封條；所述葉片與所述液壓缸密封條周期性密封接觸或斷開。

進一步優選的，所述葉片遠離所述葉片槽的一側設置有沿所述葉片的長度方向延伸的滾柱；所述滾柱與所述液壓缸密封條周期性密封接觸或斷開。

優選的，所述扭矩傳遞短節的上端設置有多個間隔設置的扭矩傳遞短節花鍵齒和扭矩傳遞短節花鍵槽；所述套筒的下端設置有分別與所述扭矩傳遞短節花鍵齒和所述扭矩傳遞短節花鍵槽相適配的套筒花鍵槽和套筒花鍵齒；所述扭矩傳遞短節花鍵齒與所述套筒花鍵槽之間或者所述扭矩傳遞短節花鍵槽與所述套筒花鍵齒之間設置有配合間隙。

進一步優選的，所述扭矩傳遞短節花鍵齒和所述扭矩傳遞短節花鍵槽分別均布有四個，所述扭矩傳遞短節花鍵齒的周向角度為45°，所述扭矩傳遞短節花鍵槽的周向角度為45°；所述套筒花鍵槽和所述套筒花鍵齒分別均布有四個，所述套筒花鍵槽的周向角度為50°，所述套筒花鍵齒的周向角度為40°；所述配合間隙為5°。

優選的，所述套筒包括上套筒、中套筒和下套筒；所述上套筒與中套筒之間連接有雙公套筒。