[實(shí)用新型]基于葉輪與彈簧的扭轉(zhuǎn)振動工具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821240860.2
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN208669202U
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田家林;周儀;楊琳;何虹志;熊潔;周思奇;黎根銀;魏來;王彥之
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型提供了一種基于葉輪與彈簧的扭轉(zhuǎn)振動工具，由上接頭、動力總成、傳動軸、下接頭和沖擊總成組成；上接頭上部與鉆桿連接，下部與動力總成連接，動力總成在鉆井液的沖擊作用下產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)而依次帶動傳動軸、錘體固定腔旋轉(zhuǎn)，錘體固定腔帶動沖擊錘轉(zhuǎn)動，沖擊錘旋轉(zhuǎn)與下接頭發(fā)生碰撞，產(chǎn)生沖擊扭轉(zhuǎn)振動。本實(shí)用新型中，沖擊錘關(guān)于錘體固定腔的軸線對稱安放，其旋轉(zhuǎn)一次可提供兩次扭轉(zhuǎn)振動沖擊作用，沖擊錘在彈簧力的作用下和下接頭不斷出現(xiàn)周期性的周向碰撞。該工具產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動和沖擊經(jīng)下接頭傳遞到鉆頭，為鉆頭提供動力，并使鉆頭產(chǎn)生高頻單向周向振動，進(jìn)而能有效的避免卡鉆和粘滑現(xiàn)象產(chǎn)生，提高鉆井效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于石油天然氣頁巖氣鉆井、礦山開采、地質(zhì)鉆井等領(lǐng)域中的基于葉輪與彈簧的扭轉(zhuǎn)振動工具。

背景技術(shù)

近年來，隨著國家對石油天然氣需求日益增加，同時對于頁巖氣的開采也是當(dāng)今熱點(diǎn)，也是一個挑戰(zhàn)。因?yàn)樵阢@井過程中，常會因?yàn)樗俱@技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)問題以至于送鉆不及時或送鉆過快，或是因?yàn)榫谀ψ鑶栴}，造成施加給鉆頭的鉆壓不穩(wěn)定，影響破巖效率，甚至有可能因?yàn)殂@壓突然增大而損壞鉆頭、崩裂鉆頭的切削齒等，影響鉆進(jìn)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(chǎn)生卡鉆的現(xiàn)象，井下鉆桿扭力釋放導(dǎo)致鉆頭失效。油田深部地層巖石堅硬、研磨極值高，應(yīng)用常規(guī)牙輪鉆頭鉆進(jìn)，單只鉆頭進(jìn)尺少，需要多次起下鉆且機(jī)械鉆速較低；應(yīng)用螺桿進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)時，由于深井中溫度較高，螺桿壽命低、使用效果不理想；同時在鉆探深井超深井中常出現(xiàn)粘滑振動現(xiàn)象，粘滑振動易造成鉆具失效，導(dǎo)致機(jī)械鉆速降低。此外，采用氣體鉆井技術(shù)鉆進(jìn)可較大程度提高機(jī)械鉆速，但在地層出水的情況下易引起井下復(fù)雜情況發(fā)生，且氣體鉆井配套設(shè)備多，成本相對較大。

針對以上問題，國內(nèi)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(zhuǎn)沖擊類工具占提速工具的主導(dǎo)地位。現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和理論研究均表明，該類工具可以給鉆頭附加高頻扭轉(zhuǎn)沖擊力，輔助鉆頭破巖，降低鉆柱的粘滑現(xiàn)象，提高機(jī)械鉆速，降低鉆進(jìn)成本，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也更好地保證鉆井的安全性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：為了解決鉆井過程中的鉆頭卡鉆和鉆柱的粘滑導(dǎo)致鉆具失效和機(jī)械鉆速較低的問題，特提供一種基于葉輪與彈簧的扭轉(zhuǎn)振動工具，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提高鉆進(jìn)速度。該工具能有效保護(hù)鉆頭，降低成本，提高破巖效率，增加鉆井效率。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：基于葉輪與彈簧的扭轉(zhuǎn)振動工具，其特征在于：所述的基于葉輪與彈簧的扭轉(zhuǎn)振動工具由上接頭、動力總成、傳動軸、下接頭和沖擊總成組成；所述上接頭上部與鉆桿連接；所述動力總成包括葉輪殼體、鎖母、葉輪、葉輪軸、密封圈a、軸承端蓋、鎖緊螺釘a、串軸承、導(dǎo)流套筒、密封圈 b和墊圈a；所述葉輪殼體上部通過螺紋與上接頭連接；葉輪通過花鍵連接的方式安裝在葉輪軸上，并利用鎖母軸向固定，葉輪軸通過螺紋與傳動軸連接，葉輪軸和軸承端蓋接觸處由密封圈a進(jìn)行密封，串軸承安裝在葉輪軸的下部，并固定在導(dǎo)流套筒內(nèi)，軸承端蓋通過螺紋連接安裝在導(dǎo)流套筒的端面，導(dǎo)流套筒和葉輪軸設(shè)有密封圈b，在導(dǎo)流套筒的端面為對稱十字輻條形流道；在導(dǎo)流套筒圓周方向均布開有3個螺紋盲孔，在葉輪殼體安裝導(dǎo)流套筒處圓周方向面開有3個均勻分布的螺紋孔，利用鎖緊螺釘a將導(dǎo)流套筒固定在葉輪殼體上，導(dǎo)流套筒和傳動軸之間安放有墊圈a；所述沖擊總成包括錘體固定腔、彈簧、導(dǎo)向桿、沖擊錘、擋板、墊圈b、鎖緊螺釘b、墊圈c、鎖緊螺母，下接頭通過螺紋與上接頭進(jìn)行連接，錘體固定腔通過螺紋與傳動軸進(jìn)行連接，沖擊錘通過錘體固定腔上開設(shè)的矩形通孔卡入錘體固定腔內(nèi)，彈簧穿過導(dǎo)向桿，安裝在對稱安放的沖擊錘中間，導(dǎo)向桿穿過錘體固定腔沖擊錘上開設(shè)的通孔，通過其兩端開設(shè)的螺紋與墊圈c、鎖緊螺母進(jìn)行配合，擋板通過墊圈b、鎖緊螺釘b與錘體固定腔連接。

上述方案中，所述的基于葉輪與彈簧的扭轉(zhuǎn)振動工具，其特征在于：所述密封圈a數(shù)量的為2件，鎖緊螺釘a的數(shù)量為3件，彈簧的數(shù)量為8件，導(dǎo)向桿的數(shù)量為8件，沖擊錘的數(shù)量為2件，墊圈b的數(shù)量為3件，鎖緊螺釘b的數(shù)量為 3件，墊圈c的數(shù)量為16件，鎖緊螺母的數(shù)量為16件。