[發(fā)明專利]一種液動周向扭矩沖擊發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410824524.2
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104533283A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李美求;陳元;邢臺;李寧;李海欣;曹宇
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務(wù)所 42216
• 代理人: 陳德斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液動周向扭矩沖擊發(fā)生器；屬石油鉆井工程中井下鉆井提速工具領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鉆頭在鉆進(jìn)過程中會不可避免的會出現(xiàn)粘滑振動，同時隨著石油天然氣勘探不斷加大開發(fā)力度，尤其是頁巖氣的開發(fā)，水平井、深井及超深井在石油鉆井中所占的比例越來越大，使得鉆井難度不斷提高，導(dǎo)致這一現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。而鉆井過程中粘滑振動是常見的易造成鉆具失效并導(dǎo)致機(jī)械鉆速降低的重要因素，該現(xiàn)象在鉆進(jìn)深部硬地層時尤為明顯。試驗(yàn)研究和理論表明，粘滑振動可通過施加于下部鉆具的高頻低幅地扭轉(zhuǎn)沖擊進(jìn)行抑制。

2000年之前，液動沖擊鉆井使用的液動沖擊器均為軸向沖擊器。2000年以來，許多機(jī)構(gòu)都對扭力沖擊鉆井技術(shù)進(jìn)行了研究和應(yīng)用，其主要工具為扭力矩沖擊器。但長期以來，該項(xiàng)技術(shù)不能被廣泛地推廣應(yīng)用，其重要原因之一是扭力矩沖擊器結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，從而導(dǎo)致鉆具的使用壽命短。盡管在有效工作時間內(nèi)來看，鉆井效率可提高30%，甚至成倍提高，但綜合考慮鉆井作業(yè)整體是不合適的，所以該技術(shù)的應(yīng)用被嚴(yán)重地制約。如美國的Torkbuster扭轉(zhuǎn)沖擊發(fā)生器利用高速鉆井液渦輪帶動錘體旋轉(zhuǎn)敲擊鉆頭連接短節(jié)，將扭轉(zhuǎn)沖擊能量傳遞給鉆頭。但Torkbuster扭轉(zhuǎn)沖擊發(fā)生器渦輪部件多，易損壞，傳遞效率低（50～60%），必須配備專用的PDC鉆頭，且技術(shù)壟斷，只租不賣，服務(wù)費(fèi)用昂貴。

?哈里伯頓公司的扭轉(zhuǎn)裝置利用鉆井液帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，控制旋轉(zhuǎn)閥體導(dǎo)通流量，沖擊2個封閉區(qū)域內(nèi)的沖擊塊，對PDC鉆頭產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)沖擊。但沖擊錘采用分體式設(shè)計，轉(zhuǎn)動慣量小，相同頻率時沖擊能量小，且分體設(shè)計不能保證扭轉(zhuǎn)沖擊同步，有沖擊紊亂、起反作用的可能。

西南石油大學(xué)公開的扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井提速工具，該扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井提速工具的防掉單元由防掉塊、螺栓、彈簧和防掉槽組成。但該防掉裝置的安裝與拆卸不方便，并應(yīng)用了彈簧等易損件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種便于安裝和拆卸，在工作過程中通過產(chǎn)生高頻低幅的扭轉(zhuǎn)沖擊，以提高機(jī)械鉆速，并延長鉆井工具使用壽命的液動周向扭矩沖擊器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種液動周向扭矩沖擊發(fā)生器，包括殼頭、殼體、篩管、循環(huán)啟動器和節(jié)流塞，其特征在于：殼體內(nèi)設(shè)置有裝配套，裝配套一端的殼體端頭設(shè)置有殼頭，殼頭上活動卡裝有防掉塊，殼頭通過防掉塊與殼體螺紋連接；裝配套另一端的殼體端頭設(shè)置有錐形口，殼頭上設(shè)置有中心孔，裝配套內(nèi)裝有撞擊錘，撞擊錘內(nèi)裝有篩管，篩管上通過篩管滑動軸承安裝有循環(huán)啟動器，撞擊錘和循環(huán)啟動器端口一側(cè)的篩管上通過固定螺母安裝有密封片，密封片與撞擊錘和循環(huán)啟動器端口緊密貼合；密封片與防掉塊之間的殼體內(nèi)通過定位套安裝有除砂套，除砂套一側(cè)的定位套內(nèi)通過殼頭滑動軸承裝有節(jié)流塞，節(jié)流塞的一端與殼頭的中心孔連接，節(jié)流塞的另一端延伸至篩管端口內(nèi)；殼頭的中心孔由節(jié)流塞和篩管與錐形口連通。

所述的密封片的邊緣設(shè)置有密封片通孔。

所述的防掉塊由兩個半圓形的防掉體相互咬合而成，防掉塊的外表圓周上設(shè)置有外螺紋；防掉塊的內(nèi)表面設(shè)置有限位鍵，殼頭的外表圓周上與限位鍵對應(yīng)狀設(shè)置有限位鍵槽，防掉塊通過限位鍵與限位鍵槽的配合活動安裝在殼頭上。

所述的撞擊錘5呈筒狀，撞擊錘5的外表圓周上對稱狀設(shè)置有截面呈凸字形的沖擊錘頭30，沖擊錘頭30之間的撞擊錘內(nèi)壁圓周上對稱狀設(shè)置有啟動錘頭29，沖擊錘頭30兩側(cè)的撞擊錘5上分別設(shè)置有撞擊錘順時針轉(zhuǎn)動排液槽18和撞擊錘逆時針轉(zhuǎn)動排液槽19，啟動錘頭29兩側(cè)的撞擊錘5上分別設(shè)置有循環(huán)啟動器逆時針轉(zhuǎn)動排液槽20和循環(huán)啟動器順時針轉(zhuǎn)動排液槽21。

所述的篩管呈管狀體，篩管的圓周上螺旋狀設(shè)置有側(cè)流槽39，側(cè)流槽一側(cè)的篩管圓周上均布有排流孔40。

所述的循環(huán)啟動器呈筒狀，循環(huán)啟動器的圓周上呈對稱狀設(shè)置有設(shè)置有凸塊，對稱狀的凸塊上交叉設(shè)置有撞擊錘逆時針轉(zhuǎn)動高壓流道22和撞擊錘順時針轉(zhuǎn)動高壓流道23，凸塊之間的循環(huán)啟動器圓周上對稱狀設(shè)置有啟動錘頭槽16。

所述的定位套為圓環(huán)狀，定位套的圓周上均布有液流口31。

所述的節(jié)流塞呈T字狀，節(jié)流塞上設(shè)置有中心通孔33，節(jié)流塞的圓周上設(shè)置有液流側(cè)孔32，液流側(cè)孔32與中心通孔33連通。

所述的裝配套呈筒狀，裝配套的外表圓周上對稱狀設(shè)置有循環(huán)啟動器順時針轉(zhuǎn)動導(dǎo)流槽28和循環(huán)啟動器逆時針轉(zhuǎn)動導(dǎo)流槽40，循環(huán)啟動器順時針轉(zhuǎn)動導(dǎo)流槽28和循環(huán)啟動器逆時針轉(zhuǎn)動導(dǎo)流槽40上分別設(shè)置有導(dǎo)流孔27；裝配套4的圓周內(nèi)壁上對稱狀設(shè)置有泄流槽26，泄流槽26之間的裝配套4內(nèi)壁上對稱狀設(shè)置有沖擊錘頭槽34。