[發明專利]一種近鉆頭扭轉、振蕩耦合沖擊器

有效

• 申請號: 201310587333.4
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103628815A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 陳世春;李瑋;叢長江;王樹超
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B4/10
• 分類號: E21B4/10
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 楊寶蘭

技術領域

本發明涉及一種石油、天然氣鉆井工程領域使用的井下動力工具，特別是涉及一種近鉆頭扭轉、振蕩耦合沖擊器。?

背景技術

深部或超深部地層巖石硬度大，可鉆性級值高，機械鉆速慢、鉆井成本高。在石油、天然氣的鉆井開采過程中，井下動力輔助破巖工具已成為深部地層高效破巖技術的有益補充。現場實踐和室內實驗研究表明，對鉆頭施加一定周期性的沖擊力，將會提高鉆頭的破巖效率，因此沖擊鉆井工具有望成為深井提速的一個重要技術手段。?

在使用PDC鉆頭鉆進上述地層時，會產生粘滑效應、間歇性卡鉆現象。該粘滑效應、間歇性卡鉆現象使鉆柱內累積的扭轉彈性能不規則的釋放，造成PDC鉆頭的破巖過程變得極不穩定，加速PDC鉆頭非正常損壞，降低了PDC鉆頭使用壽命。?

常規液動沖擊器屬于軸向沖擊，不能增加PDC鉆頭的破巖扭矩，如專利CN200710056325.1描述了一種射流式沖擊器。?

為了提高深井機械鉆速、解決PDC鉆頭的粘滑效應、間歇性卡鉆等問題，促進PDC鉆頭穩定工作，延長鉆頭的使用壽命，專利US6742609B2設計了一種鉆井液渦輪驅動的扭轉沖擊器，但該鉆井工具結構復雜、易損部件多、且壓耗較大，使用壽命也受到限制。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠消除PDC鉆頭在中硬到硬地層或研磨性地層破巖時出現的粘滑、間歇性卡鉆的近鉆頭扭轉、振蕩耦合沖擊器。?

本發明所采用的技術方案是：一種近鉆頭扭轉、振蕩耦合沖擊器，包括，鉆鋌短接、分流器、扭轉沖擊器、脈沖振蕩腔和沖擊傳動短接；所述鉆鋌短接的下部與沖擊傳動短接連接，所述鉆鋌短接內周安裝有分流器、扭轉沖擊器和脈沖振蕩腔，所述分流器下端口與扭轉沖擊器入口相通；扭轉沖擊器出口與脈沖振蕩腔的入口相通，脈沖振蕩腔出口與沖擊傳動短接相通；所述扭轉沖擊器上形成有泄壓流道和沖擊流道。?

所述扭轉沖擊器包括上壓蓋、沖擊器外殼和密封環；所述上壓蓋安裝在沖擊器外殼的上面，二者連接后內部形成液力沖擊室；沖擊器外殼內壁形成有軸對稱的沖擊槽、半圓槽和高壓孔；所述脈沖振蕩腔包括匯流噴嘴和回流堵頭；匯流噴嘴安裝在中心導流器下端，從沖擊器出來的流體從匯流噴嘴進入到脈沖振蕩腔，并從回流堵頭中心孔中流出。?

所述液力沖擊室安裝有液力錘、換向器、中心導流器和節流噴嘴；換向器安裝在中心導流器與液力錘之間，節流噴嘴安裝在中心導流器出口處；液力錘外表面形成有軸對稱的錘砧，錘砧位于沖擊器外殼的沖擊槽內；液力錘內表面形成有軸對稱的換向鍵，換向鍵伸入到換向器的換向槽中；在錘砧和換向鍵兩側有錘砧孔和換向鍵孔；所述換向器外表面有軸對稱扇形部和換向槽，在扇形部上有軸對稱過渡孔，換向器下部有泄壓孔。?

所述沖擊流道由螺旋孔、錘砧孔、沖擊槽依次相通構成，沖擊槽經錘砧孔與泄壓孔相通，泄壓孔與扭轉沖擊器出口相通；所述泄壓流道由高壓孔、換向槽、換向鍵孔、半圓槽依次相通構成，所述半圓槽與扭轉沖擊器出口相通。?

所述中心導流器由螺旋孔和底座構成，底座連接在泄壓支撐環上，泄壓支撐環連接在沖擊傳動短接上部。?

所述扭轉沖擊器、脈沖振蕩腔、沖擊傳動短接通過定位卡瓦定位于鉆鋌短接上。?

所述鉆鋌短接上端公扣通過API標準螺紋與上部鉆鋌母扣端連接。?

所述沖擊傳動短接下端通過API標準螺紋與鉆頭公扣端相連接。?

本發明的有益效果：由于能產生周期性的穩定的高頻低幅的扭轉、振蕩耦合沖擊振動，因此，該沖擊扭矩有效消除PDC鉆頭的粘滑和間歇性卡鉆現象，工具產生的振動軸向沖擊載荷能夠提高鉆頭牙齒吃入巖石、加速巖屑脫離井底。該沖擊器沒有電子部件，完全液力機械結構，尺寸較小，其沖擊過程不會對隨鉆電測儀器產生干擾。該工具能保證鉆進過程中鉆柱內扭矩的穩定和平衡，降低了鉆柱扭轉震蕩，有利于MWD、LWD等隨鉆電測儀器的穩定工作。本發明易損部件少，工作穩定，使用壽命長，有利于降低鉆井成本。該沖擊器能產生周期性的穩定的高頻低幅的扭轉、振蕩耦合沖擊振動，是一種多功能、多用途沖擊器。?

附圖說明

圖1是本發明近鉆頭扭轉、振蕩耦合沖擊器的結構示意圖；?

圖2為圖1中的A-A截面圖；

圖3為圖1中的B-B截面圖；

圖4為圖1中的C-C截面圖；

圖5為圖1中的D-D截面圖。

圖中?

1．鉆鋌短節????2.分流器????3.螺紋壓盤????4.上蓋體????