[發明專利]一種鉆井用旋鈕沖擊鉆頭

在審

• 申請號: 201710158831.5
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106837181A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 駱晨;駱建憶
• 申請（專利權）人: 天津市高原瑞豐工貿有限公司
• 主分類號: E21B10/38
• 分類號: E21B10/38;E21B10/36
• 代理公司: 天津津專知識產權代理事務所(特殊普通合伙)12220
• 代理人: 胡翠

技術領域

本發明涉及石油天然氣鉆井設備及其相關零部件技術領域，尤其是涉及一種鉆井用旋鈕沖擊鉆頭。

背景技術

隨著油氣勘探開發的不斷發展，油氣田中深井、超深井的比例占整個油氣井的比例不斷增加。由于深井的地層巖石強度大、研磨性高、可鉆性差，所以會使鉆具出現跳動嚴重的情況，并最終導致鉆速遲緩、鉆井周期延長以及鉆井成本增加。一旦鉆頭破巖能力不足，那么吃入巖石的鉆頭瞬間停止轉動，鉆柱則持續旋轉直至鉆頭處積蓄的能量達到剪切破碎地層的臨界值，此時鉆頭瞬間高速轉動并釋放鉆柱能量，隨后整個鉆柱進入“卡-滑”循環。“卡-滑”現象的出現，直接引起無規律的震動，在PDC(Polycrystalline Diamond Compact bit)鉆頭齒上施加比平時高很多的沖擊載荷，導致鉆頭過早失效，也會縮短BHA(Bottom Hole Assembly)的使用壽命，并會影響井身質量造成負面影響。

由此可見，如何研究出一種鉆井用旋鈕沖擊鉆頭，具有產生高頻低幅扭轉沖擊力的功能，以達到提升旋鈕沖擊鉆頭破巖效率的目的，從而顯著降低鉆頭“卡-滑”現象的發生概率，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種鉆井用旋鈕沖擊鉆頭。

本發明一種鉆井用旋鈕沖擊鉆頭，包括鉆頭基體，所述鉆頭基體上端鍵接鉆頭接頭，所述鉆頭基體與所述鉆頭接頭中央為空腔結構，所述空腔結構側壁開設有安裝槽，所述安裝槽內插接沖擊撞錘座，所述沖擊撞錘座的中心通孔內插接沖擊撞錘，所述沖擊撞錘的中心通孔內插接轉向分流器，所述撞錘沖擊座的上端面和下端面分別可拆卸連接上旋轉導流蓋和下旋轉壓蓋，所述上旋轉導流蓋中心開設有分流孔。

所述沖擊撞錘座外側周向對稱設有偶數道圓弧形凹槽，所述凹槽側壁上開設有徑向進液孔，與每個所述凹槽位置相對的所述沖擊撞錘座內側設有弧形凸起，所述進液孔貫穿所述凸起，相鄰所述凸起之間構成滑槽和泄流孔，所述沖擊撞錘外側周向設有圓弧狀側耳，所述側耳與所述滑槽周向滑動連接，所述沖擊撞錘側壁開設有徑向通孔，所述沖擊撞錘內側設有凸棱，所述凸棱與所述轉向分流器外側的連接槽周向滑動連接，所述轉向分流器外側周向設有多道弧形泄流孔，所述轉向分流器側壁設有徑向進液孔。

鉆井液通過所述分流孔、進液孔和泄流孔實現周期性輸入輸出，鉆井液周期性輸入輸出所轉化的動力驅動所述轉向分流器和所述沖擊撞錘完成高頻低幅的周期性周向扭轉動作。

進一步地，所述沖擊撞錘座外側周向對稱設有四道所述凹槽，四道所述凹槽上的進液孔分別為第一進液孔、第二進液孔、第三進液孔和第四進液孔，與所述第一進液孔、第二進液孔、第三進液孔和第四進液孔對應的泄流孔為所述沖擊撞錘座中的第一泄流孔和第二泄流孔；所述轉向分流器中的進液孔為貫穿所述轉向分流器本身主進液孔，與所述主進液孔對應的泄流孔為所述轉向分流器外側的第三泄流孔、第四泄流孔、第五泄流孔和第六泄流孔。

進一步地，所述沖擊撞錘中的側耳數量為兩個，所述凸棱的數量為兩道，兩個所述側耳所處直線與兩道所述凸棱所處直線相互垂直。

進一步地，所述轉向分流器中心開設有軸向通孔。

進一步地，所述轉向分流器底部與所述下旋轉壓蓋之間安裝有滾珠軸承。

進一步地，所述下旋轉蓋與鉆頭基體內部通過絲扣固定連接。

進一步地，所述安裝槽為八方安裝槽，所述沖擊撞錘座底部外端設有八方形安裝座，所述八方形安裝座與所述八方形安裝槽插接固定。

進一步地，所述鉆頭接頭和所述鉆頭基體之間的連接鍵為防轉花鍵。

進一步地，所述鉆頭基體的下端鉆頭處設有水眼。

進一步地，所述撞錘沖擊座的上端面和下端面通過螺栓固定連接所述上旋轉導流蓋和下旋轉壓蓋。

本發明一種鉆井用旋鈕沖擊鉆頭，與現有技術相比具有以下優點：

首先，該鉆井用旋鈕沖擊鉆頭中由依次套接的所述沖擊撞錘座、沖擊撞錘、轉向分流器以及螺栓連接固定的上旋轉導流蓋、下旋轉壓蓋構成的扭力沖擊總成，并通過合理設計所述分流孔、進液孔和泄流孔的位置結構使扭力沖擊總成成為一個可周期性進排水的機構，從而使該扭力沖擊總成能夠巧妙的將部分鉆井液的流體能量轉換成高頻、低幅的周向扭轉沖擊動力，該設計賦予扭力沖擊總成綠色節能的優點；且該動力可直接作用在所述鉆頭基體上，使在鉆井過程中BHA提供的持續扭力與旋鈕沖擊鉆頭產生的高頻、低幅扭轉沖擊力相結合，以達到顯著提高破巖效率的目的。