[實用新型]應用于PDC鉆頭提速的雙向高頻扭力沖擊器

有效

• 申請號: 201822150745.2
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN210049818U
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 胡達
• 申請（專利權）人: 武漢億斯達工具有限公司
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16;E21B4/14
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產權代理有限公司
• 代理人: 李振文

一種應用于PDC鉆頭提速的雙向高頻扭力沖擊器，包含鉆具主體，其中所述鉆具主體內設有用于安裝扭力沖擊組件的沖擊工作腔，所述扭力沖擊組件包含壓力切換控制彈簧、扭力沖擊擺錘和扭力傳送接頭，所述鉆具主體的一端聯結于鉆桿，另一端聯結扭力傳送接頭以傳遞動力，壓力切換控制彈簧緊壓扭力沖擊擺錘，隨著壓力的變化扭力沖擊擺錘實現軸向及徑向的反復沖擊，扭力沖擊擺錘的沖擊力量直接傳遞至扭力傳送接頭，扭力傳送接頭直接與鉆頭聯結；本實用新型克服PDC金剛石復合片鉆頭在鉆井作業中粘滑，停頓，瞬間沖擊造成PDC鉆頭損壞的問題，使用中鉆頭能更有效長壽命的作業，達到提高鉆速和延長進尺的功效。

技術領域

本實用新型涉及鉆井勘探工具的技術領域，尤其涉及一種應用于 PDC鉆頭提速的雙向高頻扭力沖擊器，其巧妙的將泥漿的流體能量轉換成軸向及徑向的，高頻的，均勻穩定的機械沖擊能量，并且直接傳遞給PDC鉆頭，使鉆頭和井底始終保持連續性，使得PDC鉆頭在鉆井作業中能夠獲得更長的壽命，更多的進尺數據，同時也提高鉆井速度，延長其他鉆具的壽命，特別是在石油鉆探行業，其推廣使用為客戶帶來客觀的經濟效率，縮短鉆井周期，減少起下鉆次數。

背景技術

PDC鉆頭普遍用于地質勘探，煤田鉆采，石油勘探等領域，在近年來，PDC鉆頭使用中事故率低，鉆進速度快，其每年的鉆井進尺數量一直上升，使用十分廣泛，但是在井下作業時，PDC鉆頭的運動是及其無序的，包括橫向、縱向、和扭向的振動及這些振動的組合，而這些振動會導致單個PDC切削齒的損壞，一旦有切削齒損壞，將會造成更多的切削齒做功不均勻，受力不平衡，PDC鉆頭的壽命將極速衰減，扭矩波動干擾定向控制和隨鉆測井LWD信號產生不規則井眼質量降低井身質量，鉆頭提前結束壽命，不僅影響PDC鉆頭應有的鉆進壽命進尺數降低，鉆頭提前起鉆，并且伴隨著PDC的損壞，鉆井速度會急劇減慢，導致鉆井周期延長以及鉆井事故增加的風險。

PDC鉆頭在井下作業時理想的狀態下由鉆具把壓力傳遞給鉆頭，并且鉆具帶動鉆頭旋轉，PDC切削齒切除巖石，這是理想期望的井眼。但實際使用中這種理想狀態是不存在的，鉆頭由于受到地層變化，壓力變化，流場變化，力傳遞延遲，在井下運動是及其無序的，經常產生粘滑現象，造成大量的成本浪費。經常情況為當鉆頭剛吃入地層，扭力不足，鉆頭暫時停頓，此時鉆頭不動，而鉆桿還在旋轉傳遞壓力和扭力，此刻扭矩力量不斷的在整個鉆桿上積蓄，鉆桿處于扭曲狀體，而當巖石塑性變形力達到臨界值后，鉆柱上的扭力應力突然得到釋放，這時鉆頭就會突然一下加速旋轉，然后切削齒與巖石發生激烈的碰撞，就像飛車撞車一樣，造成PDC切削齒的沖擊損壞，數據統計顯示這種損壞在鉆井作業中占PDC鉆頭失效形式的80％。由扭力沖擊器提供的額外的沖擊力完全改變了PDC鉆頭的運動方式，其在作業是這種粘滑現象得到大大的消除，在巖石切削時鉆頭平穩均勻的進行切削，這樣很大的提高機械鉆速，延長鉆頭及其他鉆具壽命。

目前國內使用較多的扭力沖擊器以國外某公司Torkbuster為代表，其對鉆井液的要求極高，使用費用昂貴。其次是某石油大學研制的扭力沖擊器，動力部分以葉輪驅動或者螺桿馬達驅動，沖擊部分多為凸輪旋轉沖擊傳遞至鉆頭，造價昂貴，使用壽命不長，所以在市場上未得到很好的推廣及認可。

為此，本實用新型的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種應用于PDC鉆頭提速的雙向高頻扭力沖擊器，以克服上述缺陷。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種應用于PDC鉆頭提速的雙向高頻扭力沖擊器，其克服PDC金剛石復合片鉆頭在鉆井作業中粘滑，停頓，瞬間沖擊造成PDC鉆頭損壞的問題，目前行業內提供的扭力沖擊器一般只能實現徑向扭力傳遞，本實用新型增加了軸向沖擊，并且在軸向還安裝有軸向推力碟簧組，用于吸收來自鉆柱的軸向震動，使用中鉆頭能更有效長壽命的作業，達到提高鉆速和延長進尺的功效。