[實用新型]一種三維復合沖擊短節

有效

• 申請號: 201821137139.0
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN208870530U
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 甘心;侯樹剛;李幫民;晁文學
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院;中石化中原石油工程有限公司
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳志海;李海建

本實用新型公開了一種三維復合沖擊短節，包括上接頭、壓板、殼體、彈簧、上傳動軸、沖錘、砧子、卡環、下傳動軸、下接頭、碟簧、壓蓋、射流元件、導流塊、擺錘、擋圈、堵頭、滾珠和錘座；上傳動軸回轉同時，通過外螺旋啟振塊與內螺旋啟振塊嚙合，驅動沖錘做軸向往復運動；鉆井液在射流元件控制和切換作用下，周期性地經由左液流腔和右液流腔驅動擺錘做周向扭轉運動；本實用新型提供的三維復合沖擊短節能夠同時產生軸向沖擊和扭轉沖擊載荷，有利于提高破巖能量、改善破巖環境。

技術領域

本實用新型涉及油氣勘探、地質勘探、地熱井開發技術領域，特別涉及一種三維復合沖擊短節。

背景技術

隨著螺桿鉆具和渦輪鉆具等井下動力工具的大量普及應用，復合鉆井技術已經成為行業內被廣泛認同的提速提效的最直接有效手段之一。但是隨著井深的不斷增加，巖石在地層圍壓作用下力學參數會明顯增大，可鉆性和研磨性增強，采用螺桿鉆具+PDC鉆頭或者渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆頭的復合鉆井工藝的鉆井時效不斷降低，往往不能滿足提速提效的要求。

為了解決深井、高研磨性硬地層機械鉆速和鉆井時效低的問題，在不增加地面設備能力條件下，通過利用并轉化泥漿水力能量來達到增加鉆頭破巖能量、降低破巖阻力的方式正在被人們所接受。一些企業和學者提出并研發了旋沖工具，旨在通過軸向沖擊的方式實現鉆頭體積破巖以實現躍進式進尺效果，但是也存在一些不足，如：1)與螺桿鉆具和渦輪鉆具匹配性不好、無法配合使用；2)無法有效保護鉆頭和底部鉆具組合。

而有些企業和學者提出并研發了扭轉沖擊工具，旨在通過高頻往復扭轉沖擊的方式減小鉆頭破巖的扭矩波動以實現延長鉆頭壽命、保護鉆具的目的，但是也反映出一些弱點，如：破巖能量較弱，在高研磨性硬地層提高機械鉆速的效果有限。

因此，迫切需要研發一種能夠與螺桿鉆具和渦輪鉆具配合使用的新型三維復合沖擊工具，以滿足深井、超深井鉆井施工的提速提效、縮短鉆井周期的要求。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種三維復合沖擊短節，能夠與螺桿鉆具或渦輪鉆具動力端配合使用，將其輸出扭矩和轉速傳遞給鉆頭，并且自身能夠同時產生軸向沖擊和周向扭轉往復沖擊載荷，從而使鉆頭實現多載荷作用下的立體式破巖效果。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種三維復合沖擊短節包括軸向沖擊總成和扭轉沖擊總成兩部分，其中所述軸向沖擊總成的輸出端與所述扭轉沖擊總成的輸入端配合。

優選的，所述軸向沖擊總成包括作為輸出端的下傳動軸，所述扭轉沖擊總成裝配在所述下傳動軸內。

優選的，所述軸向沖擊總成包括殼體及安裝在其內的上傳動軸、軸向沖擊機構和所述下傳動軸；

所述上傳動軸的外壁設置有外凸塊；

所述軸向沖擊機構包括沖錘和彈性裝置；所述沖錘套設于所述上傳動軸，所述沖錘的內壁具有內凸塊，所述外凸塊能夠在所述上傳動軸鉆進回轉時接觸所述內凸塊并推升所述沖錘；所述沖錘能夠向下運動沖擊所述下傳動軸；所述彈性裝置能夠為所述沖錘提供朝下的預緊力；

所述殼體具有限制所述沖錘運動為沿軸向的導向結構。

優選的，所述外凸塊具有上螺旋面，所述內凸塊具有用于同所述上螺旋面接觸推升配合的下螺旋面。

優選的，所述軸向沖擊總成還包括卡環和下接頭；

所述下接頭固定連接于所述殼體，所述卡環套在所述下傳動軸外側，所述卡環的下端面能夠掛靠于所述下接頭的上端面。

優選的，所述外凸塊在所述上傳動軸的外壁上沿周向不連續，所述沖錘的內凸塊能夠沿軸向運動至所述外凸塊的上方和下方。

優選的，所述扭轉沖擊總成包括安裝在所述下傳動軸內的射流元件、擺錘和錘座；