[發明專利]雙向諧振鉆井提速工具

有效

• 申請號: 201910043369.3
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109469445B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 查春青;柳貢慧;李軍;汪偉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

1.一種雙向諧振鉆井提速工具，包括內部中空的工具殼體，所述工具殼體內設置軸向固定且能周向旋轉的中空的驅動軸，其特征在于，所述驅動軸的下方設置能周向擺動且能軸向滑動的中空的鉆頭座，所述驅動軸的側壁下部沿周向間隔且徑向對稱設置第一外扇形凸，各所述第一外扇形凸上設置徑向貫通的第一側通透槽；所述鉆頭座的內壁上部設置第一鉆頭座臺階部，所述鉆頭座的外壁上部設置第二鉆頭座臺階部，自所述第一鉆頭座臺階部向上沿周向間隔且徑向對稱設置第一內扇形凸，各所述第一內扇形凸上設置徑向貫通的第二側通透槽，自所述第二鉆頭座臺階部向上且與所述第一內扇形凸周向交錯的設置第二外扇形凸，各所述第二外扇形凸的外壁能與所述工具殼體的內壁抵靠，相鄰兩個所述第一內扇形凸之間構成能允許鉆井液間歇性驅動所述鉆頭座軸向滑動的軸向腔體，相鄰兩個所述第二外扇形凸之間構成能允許鉆井液間歇性驅動所述鉆頭座周向擺動的扭轉腔體；

所述鉆頭座的內壁位于所述第一鉆頭座臺階部的下方設置直徑呈減小設置的第三鉆頭座臺階部，所述鉆頭座的內壁上部套設換向套筒，所述換向套筒的外壁上部與所述工具殼體的內壁抵靠，所述換向套筒的底端抵靠于所述第三鉆頭座臺階部上，所述第一外扇形凸的外壁與所述換向套筒的內壁轉動抵靠，所述換向套筒的側壁上設置能連通所述第一側通透槽和所述軸向腔體的第三側通透槽，所述換向套筒的側壁上與所述第三側通透槽交錯地設置第四側通透槽，所述第四側通透槽能通過所述第二側通透槽與所述扭轉腔體連通。

2.如權利要求1所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述驅動軸上部的外壁與所述工具殼體的內壁之間呈徑向間隔設置構成鉆井液環空流道，所述驅動軸上設置軸向貫通的第一鉆井液通道，所述第一側通透槽和相鄰兩個第一外扇形凸之間的間隙構成第二鉆井液通道，所述換向套筒的底部設置能控制進入所述鉆頭座內腔鉆井液流量的節流通道；所述第一鉆井液通道交錯地與所述軸向腔體或所述扭轉腔體連通。

3.如權利要求2所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述換向套筒的底部設置堵頭，所述堵頭上沿周向間隔設置堵頭貫通孔，各所述堵頭貫通孔構成所述節流通道。

4.如權利要求2所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述工具殼體包括上下依次連接的中空的上接頭、中接頭和下接頭，所述中接頭的內壁下部設置直徑呈減小設置的第二臺階部，自所述第二臺階部的底面向上設置花鍵槽，所述鉆頭座的外壁上設置能周向擺動且能軸向滑動設于所述花鍵槽內的花鍵，所述下接頭密封穿設于所述中接頭內，所述花鍵槽的頂面構成所述花鍵的上限位面，所述下接頭的頂面構成所述花鍵的下限位面；所述鉆頭座的側壁下部與所述下接頭的內壁密封滑動抵靠。

5.如權利要求2所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述工具殼體的內壁上設置直徑呈減小設置的第一臺階部，所述第一臺階部構成能軸向封隔所述鉆井液環空流道的封隔部，所述驅動軸的側壁上位于封隔部的上方設置能連通所述鉆井液環空流道和所述第一鉆井液通道的側壁通孔，各所述第一外扇形凸位于所述封隔部的下方。

6.如權利要求5所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述鉆井液環空流道位于封隔部上方的位置設置能驅動所述驅動軸轉動的渦輪結構，所述驅動軸的側壁上位于所述渦輪結構的下方設置所述側壁通孔。

7.如權利要求6所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述渦輪結構包括固定套設于所述驅動軸上的轉子結構，所述渦輪結構還包括所述工具殼體的內壁上套設的定子結構。

8.如權利要求7所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述驅動軸上靠近所述封隔部的位置套設有軸向能固定的止推軸承，所述止推軸承的外圈固定套設于所述工具殼體的內壁上，所述驅動軸上位于所述渦輪結構的兩端的位置分別套設一軸向能固定的扶正軸承，所述扶正軸承的外圈固定套設于所述工具殼體的內壁上。

9.如權利要求8所述的雙向諧振鉆井提速工具，其特征在于，所述側壁通孔自外向內呈斜向下設置，所述側壁通孔的頂部高于所述止推軸承設置。