[發明專利]一種高速沖擊鉆井工具

有效

• 申請號: 201710568272.5
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107120062B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 張梁;周加偉;李镕成;梁政;趙勇
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種石油天然氣行業中硬地層鉆井作業用的高速沖擊鉆井工具。它解決硬地層鉆井效率低的問題。其技術方案是：上接頭上端和上部鉆柱絲扣連接，傳動軸下端和鉆頭絲扣連接；渦輪組件置入動力殼體內腔；推力軸承安裝在動力殼體內腔下部的凸起臺階上，旋轉軸中部外圓的凸起臺階和推力軸承貼合；錘體套入旋轉軸下部花鍵軸上；套筒內腔套在錘體外圓上，兩個鋼球分別置入套筒中部兩個通孔內，兩個鋼球均可在錘體外圓的圓柱凸輪凹槽內滑動；碟簧座和錘砧筒之間安裝碟簧；外筒上端和動力殼體下端絲扣連接，外筒下端和防掉帽絲扣連接。本發明輸出扭矩的同時可提供高頻交變軸向力，利于硬地層破巖，提高硬地層鉆井效率，降低鉆井成本。

技術領域

本發明涉及一種石油天然氣行業中硬地層鉆井作業用的高速沖擊鉆井工具。

背景技術

在石油天然氣行業中，鉆井作業具有周期長、投入高、風險大、技術要求高的特點，而隨著資源開采的程度增加，深井和超深井的開發越加重要，對鉆井技術的要求進一步提高。隨著鉆井深度的增加，地層硬度和強度明顯提高，硬地層鉆進的效率普遍偏低，大大增加了鉆井成本。

對于硬地層鉆進，采用沖擊鉆井的方式可以明顯提高鉆井效率，其作用機理是讓巖石受到扭轉切削的同時，承受高頻交變鉆壓，區別于常規鉆井的恒定鉆壓鉆進，極大地提升鉆井效率，降低鉆井成本。為實現上述沖擊鉆井的功能，需要研制專用的沖擊鉆井工具。

基于上述技術背景，本發明特提供一種高速沖擊鉆井工具，在為鉆頭提供扭矩的同時，施加高頻交變鉆壓，提高鉆井效率。

發明內容

本發明的目的是：為了提高硬地層鉆井效率，特提供一種高速沖擊鉆井工具。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：一種高速沖擊鉆井工具，是由上接頭、鎖緊帽、渦輪組件、旋轉軸、動力殼體、推力軸承、錘體、套筒、鋼球、錘砧筒、外筒、碟簧、碟簧座、傳動軸和防掉帽構成；其結構特征是：上接頭上端和上部鉆柱絲扣連接，傳動軸下端和鉆頭絲扣連接；動力殼體內腔中部設置一臺階面，動力殼體內腔下部設置一圈凸起臺階；渦輪組件是由渦輪定子葉片和渦輪轉子葉片組裝而成，渦輪組件置入動力殼體內腔；上接頭下端和動力殼體上端絲扣連接，上接頭下端面和動力殼體內腔中部臺階面壓緊渦輪組件的渦輪定子葉片；旋轉軸上端設置為公螺紋，旋轉軸上部設置為臺階軸，旋轉軸下部外圓設置為花鍵軸，旋轉軸下部內腔設置為盲孔，旋轉軸中部周向均勻設置三斜孔連通內外腔空間，旋轉軸中部外圓設置凸起臺階；渦輪組件套入旋轉軸上部臺階軸，旋轉軸上端和鎖緊帽絲扣連接，鎖緊帽和旋轉軸壓緊渦輪組件的渦輪轉子葉片；推力軸承安裝在動力殼體內腔下部的凸起臺階上，旋轉軸中部外圓的凸起臺階和推力軸承貼合；錘體內腔設置為花鍵，錘體外圓設置一圈圓柱凸輪凹槽，圓柱凸輪凹槽的截面形狀為半圓形；錘體套入旋轉軸下部花鍵軸上；套筒中部周向均勻設置兩個通孔，套筒內腔套在錘體外圓上，兩個鋼球分別置入套筒中部兩個通孔內，兩個鋼球均可在錘體外圓的圓柱凸輪凹槽內滑動；錘砧筒是一個圓柱筒，錘砧筒套入旋轉軸下部花鍵軸；傳動軸下端設置為母螺紋，傳動軸內腔設置為通孔，傳動軸上端內腔設置為花鍵，傳動軸上端外圓設置為公螺紋；碟簧座和傳動軸上端絲扣連接，傳動軸上部插入旋轉軸下部，碟簧座和錘砧筒之間安裝碟簧；外筒內腔中部設置一臺階面，外筒上端和動力殼體下端絲扣連接，外筒下端和防掉帽絲扣連接；外筒內腔中部臺階面和動力殼體下端面壓緊套筒。

本發明的有益效果是：(1)本發明輸出扭矩的同時可提供高頻交變軸向力，利于硬地層破巖，提高硬地層鉆井效率；(2)本發明由鉆井液驅動，動力可靠；(3)本發明采用渦輪組件作為動力，轉速高，軸向力交變頻率高，利于硬地層巖石破碎；(4)純機械結構，井下惡劣工況下性能可靠。

附圖說明

圖1是本發明一種高速沖擊鉆井工具錘體下擊狀態的結構示意圖；

圖2是本發明一種高速沖擊鉆井工具錘體上返狀態的結構示意圖；

圖3是圖2A-A截面剖視圖；