[發(fā)明專利]振扭復(fù)合沖擊提速鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610355423.4
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105909177B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王越之;王天巧
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué);荊州市學(xué)成實(shí)業(yè)有限公司;寶雞市遠(yuǎn)深石油設(shè)備新技術(shù)有限公司
• 主分類號: E21B10/36
• 分類號: E21B10/36;E21B17/00;E21B4/16
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙)42212
• 代理人: 胡清堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油鉆采井下工具，具體涉及一種振扭復(fù)合沖擊提速鉆頭。

背景技術(shù)

近鉆頭的軸線方向的振動沖擊及扭轉(zhuǎn)方向的振動沖擊，能有效的幫助PDC鉆頭復(fù)合片吃入巖石、切削巖石、振動破碎巖石、避免鉆頭在巖石上卡滑。但是，微小的振動沖擊力不足以顯著增加破巖效率，過大的沖擊則會損壞鉆頭本身，導(dǎo)致鉆頭壽命縮短。

目前，常用的振動沖擊工具，例如與螺桿馬達(dá)復(fù)配的旋沖工具，由于安裝尺寸非常有限，因此沖擊力微弱，并且螺桿馬達(dá)下部攜帶的鉆具又將這一振動沖擊力進(jìn)一步衰減，增加旋沖力量則會增加工具長度，影響定向，造成螺桿傳動軸過早疲勞損壞。目前常用的扭力沖擊器，由于需要通過螺紋與鉆頭連接，因此牙崁下端的重量較大，導(dǎo)致扭力沖擊衰減較大，影響鉆頭破巖效率。

目前的鉆具組合上，如果復(fù)合旋沖與扭沖工具，則連接長度較長，影響鉆具的剛度、應(yīng)力過于集中于螺紋處不利于鉆具的可靠性、成本較高、定向困難。

并且，旋沖由于與螺桿復(fù)配，因此使用后的維護(hù)保養(yǎng)比較困難，需要原廠專業(yè)操作技術(shù)工人，在專用車間和專用工具進(jìn)行拆裝保養(yǎng)，更普遍的做法是發(fā)回原廠進(jìn)行保養(yǎng)，導(dǎo)致工具維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)也很高、保養(yǎng)周期長，不適合低成本作業(yè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種能夠有效的避免了局部應(yīng)力的發(fā)生，軸向振動沖擊和扭向振動沖擊直接作用于鉆頭體，最大程度的避免能量衰減的振扭復(fù)合沖擊提速鉆頭。

本發(fā)明提供一種振扭復(fù)合沖擊提速鉆頭，所述振扭復(fù)合沖擊提速鉆頭設(shè)置在一液動裝置上，所述液動裝置為振扭復(fù)合沖擊提速鉆頭提供循環(huán)液壓動力，所述振扭復(fù)合沖擊提速鉆頭包括一鉆柱，以及設(shè)置在鉆柱一端的鉆頭，以及一沿鉆柱本體長度方向設(shè)置的液壓通路；所述液壓通路包括沿液壓通路的總體流向由上向下依次設(shè)置的軸向液壓通路和扭向液壓通路，所述軸向液壓通路上設(shè)有為所述鉆頭提供軸向振動的軸向振動沖擊系統(tǒng)，所述扭向液壓通路上設(shè)有一為所述鉆頭提供扭向振動的扭向振動沖擊系統(tǒng)，所述軸向振動沖擊系統(tǒng)與扭向振動沖擊系統(tǒng)均通過所述鉆柱進(jìn)行動力傳輸。

優(yōu)選的，所述鉆柱具有一沿鉆柱本體長度方向延伸的中空內(nèi)腔，所述液壓通路設(shè)置在所述中空內(nèi)腔中，且所述鉆柱沿液壓通路的總體流向依次設(shè)置有相互卡套的上筒部和下筒部，所述軸向振動沖擊系統(tǒng)沿液壓通路的總體流向設(shè)置于所述上筒部的第一中空內(nèi)腔，所述扭向振動沖擊系統(tǒng)設(shè)置于所述下筒部的第二中空內(nèi)腔。

優(yōu)選的，所述軸向振動沖擊系統(tǒng)設(shè)置包括，

一固定設(shè)置于所述上筒部的第一中空內(nèi)腔中的支撐套，所述支撐套沿軸向液壓通路的方向徑向向內(nèi)延伸出上閥體和下閥體；

一軸向活動設(shè)置在所述上閥體和下閥體之間的沖擊活塞，所述沖擊活塞能夠在所述上閥體和下閥體之間自由軸向運(yùn)動；所述沖擊活塞上設(shè)有沖擊導(dǎo)流孔，

一軸向活動套裝在所述沖擊活塞的內(nèi)腔的導(dǎo)向活塞，所述導(dǎo)向活塞能夠在所述所述沖擊活塞的內(nèi)腔中自由軸向運(yùn)動；所述導(dǎo)向活塞上設(shè)有導(dǎo)向?qū)Я骺祝?/p>

所述軸向液壓通路包括多個軸向分流孔；所述軸向分流孔與沖擊導(dǎo)流孔、導(dǎo)向?qū)Я骺字g形成錯落的軸向液壓分路。

優(yōu)選的，所述沖擊活塞的兩端設(shè)有用于限制所述導(dǎo)向活塞的運(yùn)動行程的上、下導(dǎo)流套，所述上、下導(dǎo)流套均通過配重鎖母套裝在所述沖擊活塞的兩端。

優(yōu)選的，所述軸向液壓通路上設(shè)有第一配流機(jī)構(gòu)，所述第一配流機(jī)構(gòu)包括第一節(jié)流嘴和第一配流孔，所述第一配流孔將軸向液壓通路分流為軸向周向液壓通路和軸向中心液壓通路，所述第一節(jié)流嘴將所述軸向周向液壓通路配置為高壓通路，將軸向中心液壓通路配置為低壓通路。

優(yōu)選的，所述軸向液壓分路包括第一軸向液壓分路、第二軸向液壓分路、第三軸向液壓分路、第四軸向液壓分路；

液壓油通過第一軸向液壓分路推動導(dǎo)向活塞在沖擊活塞的內(nèi)腔中由上導(dǎo)流套向下運(yùn)動至下導(dǎo)流套；

液壓油通過第二軸向液壓分路推動沖擊活塞在上閥體和下閥體之間由下閥體向上運(yùn)動至上閥體；

液壓油通過第三軸向液壓分路推動導(dǎo)向活塞在沖擊活塞的內(nèi)腔中繼續(xù)向上運(yùn)動至上導(dǎo)流套；

液壓油通過第四軸向液壓分路推動沖擊活塞在由上閥體向下運(yùn)動至下閥體。

優(yōu)選的，所述扭向振動沖擊系統(tǒng)設(shè)置包括，

所述下筒部的第二中空內(nèi)腔的內(nèi)壁設(shè)有第一弧形凹槽和第二弧形凹槽，所述第一弧形凹槽和第二弧形凹槽相對設(shè)置；