[發明專利]一種振動沖擊短節

有效

• 申請號: 201510716271.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN106639864B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 吳仲華;聶云飛;陳勇;張俊杰;張輝;孫振剛;田宗正;左靈;陳忠帥;張銳
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 候華頌

本發明提供了一種涉及油氣勘探開發鉆井動力鉆具技術領域的振動沖擊短節，包括：短節殼體接頭上部與旁通閥通過螺紋連接，下殼體下部螺紋連接動力鉆具，殼體接頭下部與滑動花鍵軸連接，滑動花鍵軸裝在內花鍵筒內部，中間殼體內部有動盤閥和靜盤閥，動盤閥能夠相對于靜盤閥自由轉動，周期性關閉靜盤閥上的部分鉆井液過流通道，實現周期性地改變鉆井液過流面積，產生一定的壓力變化，在變化壓力的作用下對鉆頭產生周期性的沖擊力，下殼體內部設有動力傳動轉換裝置，將下部馬達的動力傳遞給動盤閥。將本發明用于動力鉆具時，通過結合振動沖擊鉆進的單次破巖作用與旋轉鉆進的連續破巖作用，提高動力鉆具鉆堅硬、研磨性地層的機械鉆速。

所屬技術領域

本發明涉及油氣勘探開發鉆井動力鉆具技術領域，尤其涉及一種產生振動沖擊的短節。

背景技術

在利用長水平井、大位移井開發油氣藏鉆井過程中，鉆遇堅硬且研磨性強的地層時，使用常規動力鉆具普遍存在機械鉆速低的問題，在旋轉的基礎上，增加沖擊動力，將沖擊鉆進的單次破巖作用與旋轉鉆進的連續破巖作用相結合，提高破巖效率，能夠有效的提高堅硬、研磨性地層鉆井機械鉆速。目前已有的專利號為201420707866.1的《水力脈動振蕩馬達》利用水擊效應使整個鉆柱產生振蕩，上部鉆具與動力鉆具之間通過螺紋連接，形成剛性連接，由此對鉆頭產生的沖擊效果有限，同時其下盤閥為旋轉結構設計，工作時在壓差作用下有分離趨勢，無法形成可靠的密封，導致壽命和沖擊效果不理想；申請號為201210256028.2的《一種激發鉆柱振動的鉆井工具》利用上部動盤閥在轉動過程中周期性截止和導通流道，激發整個鉆柱振動，但是當流道截止時，鉆柱上串接的以泥漿為動力的工具不能正常工作，現場應用也存在局限性；同時由于上部動盤閥由導流頭驅動會增加工具自身的壓耗，無法適用于循環壓耗高的鉆井施工。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題,提供一種在動力鉆具旋轉破巖的基礎上，為其提供沖擊動力，通過將沖擊鉆進的單次破巖作用與旋轉鉆進的連續破巖作用相結合，提高動力鉆具鉆堅硬、研磨性地層的機械鉆速的振動沖擊短節。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種振動沖擊短節，包括殼體接頭、間隔套、滑動花鍵軸和內花鍵筒、動盤閥、靜盤閥，其中：殼體接頭與滑動花鍵軸固定連接，內花鍵筒套裝在滑動花鍵軸外并與滑動花鍵軸構成軸向移動、周向同步旋轉配合，內花鍵筒與滑動花鍵軸結合部通過凸沿搭接構成軸向密封限位配合，間隔套設在殼體接頭和內花鍵筒的間隔內，內花鍵筒下部延伸有中間殼體，靜盤閥密封連接在中間殼體的內凸沿上，靜盤閥沿軸心孔外周間隔設置數個軸向貫通的過流孔，動盤閥頂部設有與靜盤閥過流孔旋轉密封配合的偏心塊，動盤閥的轉軸穿過靜盤閥軸心孔后與動力傳動轉換裝置連接。

上述方案還包括：

動力傳動轉換裝置是通過聯軸器與動盤閥轉軸和馬達驅動軸建立連接，間隔套至少為兩組，每組之間留有間隙。

靜盤閥通過閥座與中間殼體上的鎖定螺釘密封固定，靜盤閥的軸心孔設有軸承，動盤閥的轉軸穿過軸承后與靜盤閥構成旋轉密封配合。

由于采用了上述技術方案，本發明的振動沖擊短節在使用時，殼體上端與動力鉆具旁通閥連接，下端與動力鉆具馬達殼體螺紋固定連接，鉆井液從殼體接頭流過，流經滑動花鍵軸內孔，再流經盤閥裝置，再經過動力傳輸變換裝置外環空間進入馬達。馬達旋轉動力經動力傳輸變換裝置傳輸給盤閥裝置，帶動盤閥裝置運轉從而周期性地改變鉆井液過流通道面積。在靜盤閥處，當鉆井液過流通道面積瞬間變化到最小時，鉆井液流量可以保障馬達維持運轉，同時由于水擊效應，盤閥裝置上部鉆井液壓力急劇升高，致使作用在靜盤閥上端面上的壓力相應急劇升高，從而對內花鍵筒及以下的鉆柱包括鉆頭產生沖擊作用；當鉆井液過流通道面積瞬間變化到最大時，由于水擊效應減弱，盤閥裝置上部鉆井液壓力相應減少，對內花鍵筒及以下鉆柱包括鉆頭沖擊作用結束，隨著盤閥的轉動，與動力鉆具連接的鉆頭產生周期性地振動沖擊，振動沖擊鉆進的單次破巖作用與旋轉鉆進的連續破巖作用相結合，從而提高動力鉆具鉆堅硬、研磨性地層的機械鉆速。