[發(fā)明專利]一種井下基于磁力的旋轉(zhuǎn)沖擊工具及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810095481.7
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108252650B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化經(jīng)緯有限公司;中石化經(jīng)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(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯(lián)

本發(fā)明涉及一種井下基于磁力的旋轉(zhuǎn)沖擊工具及方法。其技術(shù)方案是：在傳動中心軸的外側(cè)設(shè)有工具外筒，上部傳動中心軸上設(shè)置有上部磁力環(huán)，上部磁力環(huán)通過限位軸承和止推軸承與上部傳動中心軸固定連接，在止推軸承的下部設(shè)有彈簧底座，彈簧底座連接輔助彈簧的上端，輔助彈簧的下端與下部磁力環(huán)連接，下部磁力環(huán)與硬質(zhì)合金軸套固定連接，在上部傳動中心軸的下部設(shè)有下部傳動中心軸。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明工具結(jié)構(gòu)簡單易實(shí)現(xiàn)、施工操作難度小和提高井下適用性，引入磁力控制沖擊機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)沖擊功能的非接觸布置，大大提高沖擊機(jī)構(gòu)的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油井下施工裝置及方法，特別涉及一種井下基于磁力的旋轉(zhuǎn)沖擊工具及方法。

背景技術(shù)

油氣井是獲取原油和天然氣的通道，如何準(zhǔn)確地、高質(zhì)量地建立這條通道一直是鉆井工程領(lǐng)域的主要解決的問題，根據(jù)世界石油與天然氣鉆井工程的現(xiàn)狀及發(fā)展預(yù)測，石油鉆井行業(yè)將面臨更復(fù)雜的地質(zhì)條件和更惡劣的自然環(huán)境，隨著石油及天然氣的勘探與鉆采不斷向地球深部地層發(fā)展，在實(shí)際勘探及鉆采過程中遇到的硬質(zhì)地層和軟硬交錯地層逐漸增多，這些地層導(dǎo)致鉆井效率大大降低。旋轉(zhuǎn)沖擊鉆井技術(shù)是在現(xiàn)有鉆井工藝條件下提高深井和超深井機(jī)械鉆速的有效途徑之一，其工作原理是通過沖擊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的高頻沖擊作用，使鉆頭承受周期性的沖擊載荷，沖擊載荷造成巖石造成強(qiáng)應(yīng)力集中，使巖石塑性降低，脆性增加，迅速產(chǎn)生脆性破壞坑，提高了破巖效率，產(chǎn)生的破碎坑給旋轉(zhuǎn)剪切創(chuàng)造了有利條件，使鉆速提高。目前主要沖擊旋轉(zhuǎn)工具主要有閥式液動沖擊器、射流式液動沖擊器?、射吸式?jīng)_擊器和自激振蕩式旋沖工具等，這些沖擊旋轉(zhuǎn)工具目前主要存在的問題包括：工作性能依賴鉆井液，易受流量波動影響，對鉆井液要求無固相或固相含量低，?導(dǎo)致施工操作難度大；沖擊機(jī)構(gòu)容易發(fā)生故障，使用壽命不夠長，與鉆頭的有效工作時間不匹配；旋沖工具性能不穩(wěn)定，井下工具適配性不高。為了解決以上現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)沖擊工具應(yīng)用時存在的問題，需要減少工具對鉆井液的依賴性，降低施工操作難度，減少工具中的低壽命易損機(jī)構(gòu)，提高工具使用壽命，同時提高工具性能穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種井下基于磁力的旋轉(zhuǎn)沖擊工具及方法，結(jié)構(gòu)簡單易實(shí)現(xiàn)、施工操作難度小和提高井下適用性。

其技術(shù)方案是：包括傳動中心軸、工具外筒、上部磁力環(huán)、輔助彈簧、下部磁力環(huán)、硬質(zhì)合金軸套、輸出接頭，傳動中心軸包括上部傳動中心軸和下部傳動中心軸，上部傳動中心軸和下部傳動中心軸通過螺紋連接，在傳動中心軸的外側(cè)設(shè)有工具外筒，工具外筒包括工具上部外筒和工具下部外筒，工具上部外筒和工具下部外筒通過螺紋連接，在上部傳動中心軸的上部設(shè)有連接頭，通過連接頭與螺桿鉆具連接，上部傳動中心軸上設(shè)置有上部磁力環(huán)，上部磁力環(huán)通過限位軸承和止推軸承與上部傳動中心軸固定連接，在止推軸承的下部設(shè)有彈簧底座，彈簧底座連接輔助彈簧的上端，輔助彈簧的下端與下部磁力環(huán)連接，下部磁力環(huán)與硬質(zhì)合金軸套固定連接，在上部傳動中心軸的下部設(shè)有下部傳動中心軸，上部傳動中心軸與下部傳動中心軸通過螺紋固定連接，在下部傳動中心軸與工具下部外筒之間設(shè)有密封件，下部傳動中心軸下端設(shè)有輸出接頭，輸出接頭下端與鉆頭連接。

優(yōu)選的，所述上部磁力環(huán)中心孔內(nèi)側(cè)截面為正六邊形，上部傳動中心軸的外側(cè)截面為正六邊形，上部磁力環(huán)套裝在上部傳動中心軸上，上部傳動中心軸旋轉(zhuǎn)帶動上部磁力環(huán)同步旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，在上部磁力環(huán)上周向等間距設(shè)有強(qiáng)磁塊，相鄰強(qiáng)磁塊的N極和S極相反。

優(yōu)選的，在下部磁力環(huán)上周向等間距設(shè)有強(qiáng)磁塊，相鄰強(qiáng)磁塊的N極和S極相反，與上部磁力環(huán)上的強(qiáng)磁塊相對應(yīng)，上部磁力環(huán)與下部磁力環(huán)配合磁力正反方向周期交替。

優(yōu)選的，所述硬質(zhì)合金軸套的中心孔為圓形，硬質(zhì)合金軸套通過花鍵結(jié)構(gòu)與工具下部外筒固定連接，下部磁力環(huán)與硬質(zhì)合金軸套固定連接，硬質(zhì)合金軸套沿軸向運(yùn)動帶動下部磁力環(huán)沿軸向運(yùn)動。

優(yōu)選的，限位軸承上端設(shè)有上穩(wěn)定套，限位軸承下端設(shè)有下穩(wěn)定套。