[發明專利]凸輪式高頻沖擊鉆井工具

無效

• 申請號: 201310254618.6
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103321569A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 朱益輝;劉禹銘;于小龍;王玉山;劉曉軍;王曉松;姚偉達;傅文偉
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油能源發展股份有限公司;中海油能源發展股份有限公司監督監理技術分公司
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 朱瑜

技術領域

本發明屬于油氣鉆完井技術領域，特別是涉及一種凸輪式高頻沖擊鉆井工具。

背景技術

目前在常規鉆井作業時，普遍采用單一的旋轉鉆井技術，PDC鉆頭的運動是極其無序的，包括橫向、縱向和扭向的振動及這幾種振動的組合，而井下振動會損壞單個PDC切削齒，這樣不僅縮短了鉆頭的使用壽命，影響鉆具的安全性，而且還會導致鉆井機械鉆速低，進尺緩慢，鉆具提前產生應力疲勞等。此外，還會引起扭矩波動干擾定向控制和隨鉆測井（LWD）信號，以及產生不規則井眼降低井身質量。因此傳統的旋轉鉆井技術已無法滿足深部地層中軟硬交錯地層、硬地層等可鉆性差的地層的鉆井時效要求。旋沖鉆井技術是在常規旋轉鉆井的基礎上，將沖擊和旋轉結合起來的鉆井方法。其原理是在鉆頭上端安裝一個沖擊器，鉆井過程中形成高頻的、均勻穩定的機械沖擊能量，使鉆頭和井底能始終保持連續的高頻切削，提高剪切效率，消除鉆頭運動時可能出現的一種或多種有害振動和粘滑現象。旋沖鉆井技術與其它鉆井工藝相比，更好的利用了堅硬巖石脆性大，而抗剪強度較低、不耐沖擊的弱點，且在鉆井時只需施加較小的鉆壓來壓持鉆頭，故能有效地解決堅硬巖層和某些復雜巖層鉆探過程中的一些問題。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種凸輪式高頻沖擊鉆井工具，該工具能消除鉆井過程的軸向跳動、橫向渦動以及粘滑現象，提高鉆井機械轉速，延長鉆具使用壽命。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

凸輪式高頻沖擊鉆井工具，包括螺桿總成和軸向振動總成；

所述螺桿總成包括與螺桿鉆具連接的密封筒、與鉆井電動機傳動軸相連的心軸以及與心軸連接的下接頭；

所述軸向振動總成包括設置在密封筒與心軸之間且通過緊固件與密封筒內壁固接的上凸輪、設置在密封筒與心軸之間且與心軸鍵連接的下凸輪和套裝在心軸外部的碟簧、懸掛螺母和止推軸承，所述懸掛螺母螺紋連接下接頭；

所述密封筒與心軸之間還設有位于上凸輪另一側的上密封套；

所述密封筒與下接頭之間套裝有浮動活塞，并由浮動活塞、上密封套、心軸和設置在心軸與下接頭之間的第一密封圈與密封筒構成可充滿液壓油的密閉腔室。

本發明還可以采用如下技術方案：

所述密封筒上端和下兩端分別制有用于注入和釋放液壓油的注油孔，在所述注油孔上裝有油堵。

所述上密封套與心軸之間裝有第二J型滑環式組合密封。

所述浮動活塞與密封筒、下接頭之間裝有球軸承和第一J型滑環式組合密封。

本發明具有的優點和積極效果是：由于本發明采用上述技術方案，鉆井作業時將本工具上端連接螺桿鉆具，下端連接鉆頭，鉆壓通過螺桿鉆具的傳動軸、本沖擊鉆井工具的蝶簧傳遞給懸掛螺母，懸掛螺母再傳遞給鉆頭。扭矩是通過螺桿鉆具傳動軸上的花鍵接頭與懸掛螺母傳遞給鉆頭的，螺桿鉆具外套與本沖擊鉆井工具的密封筒連接，在密封筒腔體內充滿液壓油。上凸輪由固定銷釘與密封筒固定，下凸輪通過鍵與心軸固定，上凸輪和下凸輪產生相對運動，并產生縱向機械壓力，使下凸輪帶動芯軸產生高頻的沖擊力。該工具能消除鉆井過程的軸向跳動、橫向渦動以及粘滑現象，提高鉆井機械轉速，延長鉆具使用壽命。

本高頻沖擊鉆井工具在鉆井過程中形成高頻的、均勻穩定的機械沖擊能量，使鉆頭和井底能始終保持連續的高頻切削，提高剪切效率，消除鉆頭運動時可能出現的一種或多種有害振動和粘滑現象。旋沖鉆井技術與其它鉆井工藝相比，更好的利用了堅硬巖石脆性大，而抗剪強度較低、不耐沖擊的弱點，且在鉆井時只需施加較小的鉆壓來壓持鉆頭，故能有效地解決堅硬巖層和某些復雜巖層鉆探過程中的一些問題。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中：1、下接頭；2、第一O型密封圈；3、浮動活塞；4、第一J型滑環式組合密封；5、調整墊；6、第二O型密封圈；7、油堵；8、止推軸承；9、懸掛螺母；10、蝶簧；11、心軸；12、鍵；13、下凸輪；14、上凸輪；15、固定銷釘；16、A型孔用彈性擋圈；17、第三O型密封圈；18、上密封套；19、密封筒；20、螺桿鉆具下外筒；21、第四O型密封圈；22、第二J型滑環式組合密封；23、深溝球軸承。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1，凸輪式高頻沖擊鉆井工具，包括螺桿總成和軸向振動總成；