[發明專利]一種井下基于磁力的旋轉沖擊工具及方法

有效

• 申請號: 201810095481.7
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108252650B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 趙國山;邱維清;李勝樂;李建超;王秀春;太東華;蔣莉;孫梅;雒鵬彬;李茜;朱海龍
• 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;中石化經緯有限公司;中石化經緯有限公司勝利定向井公司
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯

1.一種井下基于磁力的旋轉沖擊工具，其特征是：包括傳動中心軸、工具外筒、上部磁力環(3)、輔助彈簧(4)、下部磁力環(5)、硬質合金軸套(6)、輸出接頭(9)，傳動中心軸包括上部傳動中心軸(1)和下部傳動中心軸(7)，上部傳動中心軸(1)和下部傳動中心軸(7)通過螺紋連接，在傳動中心軸的外側設有工具外筒，工具外筒包括工具上部外筒(2)和工具下部外筒(8)，工具上部外筒(2)和工具下部外筒(8)通過螺紋連接，在上部傳動中心軸(1)的上部設有連接頭(17)，通過連接頭(17)與螺桿鉆具連接，上部傳動中心軸(1)上設置有上部磁力環(3)，上部磁力環(3)通過限位軸承(11)和止推軸承(13)與上部傳動中心軸(1)固定連接，在止推軸承(13)的下部設有彈簧底座(14)，彈簧底座(14)連接輔助彈簧(4)的上端，輔助彈簧(4)的下端與下部磁力環(5)連接，下部磁力環(5)與硬質合金軸套(6)固定連接，在上部傳動中心軸(1)的下部設有下部傳動中心軸(7)，上部傳動中心軸(1)與下部傳動中心軸(7)通過螺紋固定連接，在下部傳動中心軸(7)與工具下部外筒(8)之間設有密封件(15)，下部傳動中心軸(7)下端設有輸出接頭(9)，輸出接頭(9)下端與鉆頭連接；

所述上部磁力環(3)中心孔內側截面為正六邊形，上部傳動中心軸(1)的外側截面為正六邊形，上部磁力環(3)套裝在上部傳動中心軸(1)上，上部傳動中心軸(1)旋轉帶動上部磁力環(3)同步旋轉；

在上部磁力環(3)上周向等間距設有強磁塊(16)，相鄰強磁塊(16)的N極和S極相反。

2.根據權利要求1所述的一種井下基于磁力的旋轉沖擊工具，其特征是：在下部磁力環(5)上周向等間距設有強磁塊(16)，相鄰強磁塊(16)的N極和S極相反，與上部磁力環(3)上的強磁塊(16)相對應，上部磁力環(3)與下部磁力環(5)配合磁力正反方向周期交替。

3.根據權利要求1所述的一種井下基于磁力的旋轉沖擊工具，其特征是：所述硬質合金軸套(6)的中心孔為圓形，硬質合金軸套(6)通過花鍵結構(18)與工具下部外筒(8)固定連接，下部磁力環(5)與硬質合金軸套(6)固定連接，硬質合金軸套(6)沿軸向運動帶動下部磁力環(5)沿軸向運動。

4.根據權利要求1所述的一種井下基于磁力的旋轉沖擊工具，其特征是：限位軸承(11)上端設有上穩定套(10)，限位軸承(11)下端設有下穩定套(12)。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的井下基于磁力的旋轉沖擊工具的使用方法，其特征是包括以下操作步驟：

上部傳動中心軸(1)的上部通過連接頭(17)連接螺桿鉆具，在下部傳動中心軸(7)下端通過輸出接頭(9)連接鉆頭，以傳動中心軸的中心軸線為中心裝配輔助彈簧(4)，輔助彈簧(4)上端安裝在彈簧底座(14)上，下端與下部磁力環(5)連接，通過井口設備下入井中，輔助彈簧(4)通過往復拉伸壓縮實現輔助蓄能，上部傳動中心軸(1)旋轉帶動上部磁力環(3)同步旋轉，硬質合金軸套(6)通過花鍵結構(18)與工具下部外筒(8)固定連接，硬質合金軸套(6)沿軸向運動，下部磁力環(5)與硬質合金軸套(6)固定連接，下部磁力環(5)不旋轉只沿軸向運動，上部磁力環(3)與下部磁力環(5)周向交錯等間距設有強磁塊(16)，相鄰強磁塊(16)的N極和S極相反，通過上部磁力環(3)的旋轉，下部磁力環(5)受到的磁力會呈現“吸力-斥力”交替的周期變化，上部磁力環(3)旋轉到磁力吸力最大時，下部磁力環(5)沿軸線上移至上部壓縮輔助彈簧(4)，輔助彈簧(4)充分壓縮并蓄能，上部磁力環(3)繼續旋轉，吸力逐步減小并過渡為磁力斥力，輔助彈簧(4)從壓縮狀態復位釋放蓄能并過渡為拉伸狀態，上部磁力環(3)繼續旋轉，旋轉到磁力斥力最大時，下部磁力環(5)沿軸線下移并帶動硬質合金軸套(6)完成沖擊，下部傳動中心軸(7)上端面接收硬質合金軸套(6)的沖擊，下部傳動中心軸(7)下端與輸出接頭(9)連接，輸出接頭(9)下端與鉆頭連接，通過下部傳動中心軸(7)將沖擊載荷和上部旋轉驅動傳遞至鉆頭，輔助彈簧(4)拉伸并蓄能，輔助彈簧(4)隨磁力往復沖擊完成輔助蓄能。