[發明專利]螺桿式雙作用提速工具

有效

• 申請號: 201711086520.9
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107664015B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 田家林;朱志;楊琳;胡書輝;羅淇;李居瑞;楊毅;張堂佳;林曉月;丁澤泉
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;南通諧銘科技有限公司;四川諧銘科技有限公司
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24
• 代理公司: 藍天知識產權代理(浙江)有限公司 33229
• 代理人: 郭亞銀

本發明提供了一種螺桿式雙作用提速工具，包括動力總成、萬向軸總成、傳動總成和沖擊總成。所述的動力總成由螺桿將液體能量轉化為旋轉的機械能，從而通過萬向軸總成和傳動總成帶動沖擊總成的旋轉閥旋轉，由于在旋轉閥和閥蓋都開有孔，使鉆井液周期性進錘頭和錘體筒腔內，在液體的推動下錘頭周期性撞擊錘體筒產生周向震擊，同時旋轉閥和閥蓋的軸向孔周期性錯位使液體壓力變化，產生高頻的軸向震動，并通過下接頭將軸向和周向沖擊力傳遞到鉆頭，消除粘滑現象，保護了鉆頭，從而提高鉆頭破巖效率。本發明螺桿式雙作用提速工具在鉆井液的驅動下產生軸向和周向兩種沖擊，能有效提高鉆井效率。

技術領域

本發明是關于一種用于石油鉆井的井下工具，尤其涉及一種螺桿式雙作用提速工具。

背景技術

在石油常規鉆井中，PDC鉆頭得到廣泛的應用，在現場操作時，經常會因為司鉆技術、經驗問題以至于送鉆不及時或送鉆過快，或是因為井壁摩阻問題，造成施加給鉆頭的鉆壓不穩定，影響破巖效率，甚至有可能因為鉆壓突然增大而損壞鉆頭、崩裂鉆頭的切削齒等，影響鉆進速度。另一方面PDC鉆頭在鉆硬或研磨性地層時，通常沒有足夠的扭矩來破碎巖石，從而產生卡鉆的現象，井下鉆桿扭力釋放導致鉆頭失效。油田深部地層巖石堅硬、研磨極值高，應用常規牙輪鉆頭鉆進，單只鉆頭進尺少，需要多次起下鉆且機械鉆速較低。此外，采用氣體鉆井技術鉆進可較大程度提高機械鉆速，但在地層出水的情況下易引起井下復雜情況發生，且氣體鉆井配套設備多，成本相對較大。

針對以上問題，國內外已嘗試了多種工具，取得了一定的提速效果，其中高頻扭轉沖擊類工具占提速工具的主導地位。該類工具可以給鉆頭附加高頻扭轉沖擊力，輔助鉆頭破巖，降低鉆柱的粘滑現象，提高機械鉆速。近年來也涌現出了軸向沖擊類型的提速工具，該類工具可以大幅度提高鉆頭的巖石吃入深度，增加破巖效率，具有操作簡單、提速效果好等特點。因此，有必要研發一種能夠通過鉆井液提供的動力，既可以提供軸向沖擊，也可以提供周向沖擊的復合雙作用沖擊器，同時具有兩者的優點，輔助鉆頭破巖，保護鉆頭，延長鉆頭使用壽命，提高鉆進速度。

發明內容

為了解決鉆井過程中的鉆頭卡鉆和鉆柱的粘滑現象，提出了一種螺桿式雙作用提速工具，以克服現有技術的缺陷，提高鉆進速度。該工具同時具有軸向沖擊和周向沖擊，能有效保護鉆頭，降低成本，提高破巖效率，增加鉆井效率。

本發明的技術方案是：螺桿式雙作用提速工具是由動力總成、萬向軸總成、傳動總成和沖擊總成組成，動力總成前端依次連接萬向軸總成、傳動總成和沖擊總成；所述的動力總成包括上接頭、防掉鎖母、防掉連桿、定子殼體、橡膠襯套和螺桿轉子，橡膠襯套安裝在定子殼體內部組成螺桿定子，螺桿轉子和螺桿定子相互齒合，在鉆井液的驅動下帶動轉子旋轉，上接頭通過螺紋與定子殼體連接，防掉連桿前端連接防掉鎖母，后端連接螺桿轉子；所述的萬向軸總成包括活絞、球座、承壓球、傳動球、密封圈、鎖緊套、密封套和連桿，球座安裝在活絞內部，承壓球安放在球座上，傳動球安放在連桿端部凹槽，利用鎖緊套將連桿和活絞配合，并利用密封圈和密封套密封活絞內部，連桿兩端安裝結構相同；所述的傳動總成包括水帽、萬向軸殼體、墊圈、傳動軸、上軸承動圈、上軸承靜圈、半圓鍵、軸承殼體、串軸承和轉換接頭，萬向軸殼體后端連接定子殼體，前端連接軸承殼體，水帽后端連接萬向軸總成，前端連接傳動軸，并在水帽和傳動軸安放墊圈，上軸承動圈通過螺紋安裝傳動軸上，在軸承殼體依次安裝上軸承靜圈、串軸承和轉換接頭，上軸承靜圈通過半圓鍵周向固定在軸承殼體內部；所述的沖擊總成包括旋轉閥、套筒、閥蓋、沖擊殼體、錘頭、錘體筒、鎖緊筒和下接頭，旋轉閥的后端通過螺紋固定在傳動軸前端，閥蓋安裝在錘體筒的端面，錘頭安裝在閥蓋和錘體筒之間，錘體筒安裝在沖擊殼體的內部，通過鎖緊筒和錘體筒螺紋連接將下接頭軸向固定在沖擊殼體上，沖擊殼體與轉換接頭螺紋連接，錘體筒和沖擊殼體通過牙嵌的方式與下接頭周向固定，套筒安裝在轉換接頭和錘體筒之間；通過動力總成的螺桿將液體能量轉化為旋轉的機械能，從而帶動沖擊總成的旋轉閥旋轉，由于在旋轉閥和閥蓋都開有孔，使鉆井液周期性進錘頭和錘體筒腔內，在液體的推動下錘頭周期性撞擊錘體筒產生周向震擊，同時旋轉閥和閥蓋的軸向孔周期性錯位使液體壓力變化，產生高頻的軸向震動，并通過下接頭將軸向和周向沖擊力傳遞到鉆頭，消除粘滑現象，防止卡鉆，提高破巖效率。