[發明專利]液動復合沖擊器及其控制方法

有效

• 申請號: 201910404516.5
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110159189B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 紀照生;侯新旭;史懷忠;陳振良;趙賀謙;宋恒宇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 錢能;李輝

本發明公開了一種液動復合沖擊器及其控制方法，其涉及石油鉆井技術領域，液動復合沖擊器包括：殼體，殼體內具有流道；設置在殼體的流道中的定子、轉子，定子上具有過流通道，轉子插入定子中且能發生轉動，轉子的側壁上具有葉輪，轉子的另一端開設有開孔，轉子的側壁上開設有連通開孔的孔洞；轉子的側壁上開設有與開孔連通的第一缺口；套設在轉子上的轉子外套，轉子外套的側壁上開設有第二缺口；鉆頭接頭，鉆頭接頭的一端具有多個受沖擊單元；等等。本申請能夠利用井底鉆井液能量帶動鉆頭產生軸向和扭轉沖擊力，輔助鉆頭破巖，以解決現有沖擊器結構復雜，存在死點且沖擊效率低的問題，從而提高深井、大斜度井的鉆井速度，延長鉆頭壽命。

技術領域

本發明涉及石油鉆井技術領域，特別涉及一種液動復合沖擊器及其控制方法。

背景技術

隨著油氣勘探開發的不斷深入，深井、超深井的數量不斷增加，鉆進過程中遇到的巖層的硬度越來越大，同時地層環境越來越復雜，因此亟需高效破巖技術來提高鉆井速度，縮短建井周期，降低鉆井成本，實現油氣的高效低成本開發。為了能夠有效地提高鉆頭在較硬巖層中的鉆進效率，往往會在鉆頭上加裝沖擊器。

國內外學者設計了多種不同類型的沖擊器，取得了一定的提速效果，主要集中在軸向或者扭轉沖擊器。在旋轉鉆井的基礎上，沖擊器給鉆頭施加一個具有一定頻率的沖擊力，使鉆頭在旋轉的同時承受周期性的沖擊載荷，實現輔助破巖，提高破巖效率。軸向沖擊器能夠對鉆頭產生軸向沖擊載荷，增加切削齒的切削深度。扭轉沖擊器能夠對鉆頭產生扭轉沖擊載荷，降低鉆頭的粘滑振動。兩種沖擊形式耦合破碎巖石效果更好，但是由于井下鉆柱空間有限的原因，關于復合沖擊器的設計比較少。因此，本發明旨在研發一種軸向沖擊載荷和扭轉沖擊載荷復合雙作用的沖擊器，使其具備軸向沖擊器和扭轉沖擊器兩種沖擊器的優點，同時解決現存復合沖擊器結構復雜，存在死點且沖擊效率低的問題。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明實施例所要解決的技術問題是提供了一種液動復合沖擊器及其控制方法，其能夠利用井底鉆井液能量帶動鉆頭產生軸向和扭轉沖擊力，輔助鉆頭破巖，以解決現有沖擊器結構復雜，存在死點且沖擊效率低的問題，從而提高深井、大斜度井的鉆井速度，延長鉆頭壽命。

本發明實施例的具體技術方案是：

一種液動復合沖擊器，所述液動復合沖擊器包括：

具有軸線的殼體，所述殼體內具有沿軸線方向延伸的流道；

設置在所述殼體的流道中的定子、轉子，所述定子上具有過流通道，所述轉子的一端插入所述定子中且能發生轉動，所述轉子的側壁上具有在流體沖擊下驅動所述轉子轉動的葉輪，所述轉子的另一端的中部開設有開孔，所述轉子的側壁上開設有連通所述開孔的孔洞；所述轉子的側壁上開設有沿所述轉子軸線方向延伸的、與所述開孔連通的第一缺口；

固定套設在所述轉子上的轉子外套，所述轉子外套的側壁上開設有第二缺口；

鉆頭接頭，所述鉆頭接頭的一端具有繞軸線呈圓周分布的多個受沖擊單元，所述受沖擊單元包括：第一受沖擊塊和第二受沖擊塊，所述第一受沖擊塊和所述第二受沖擊塊之間具有第一間隙，相鄰所述受沖擊單元之間具有第二間隙；所述受沖擊單元能插設在所述轉子外套和所述轉子之間；所述鉆頭接頭的一端還具有能與所述轉子的開孔相連通的增壓噴嘴；所述鉆頭接頭的中部具有沿軸線方向延伸的通道，所述鉆頭接頭的側壁具有回流孔，所述通道與增壓噴嘴的出口相連通，所述通道通過所述回流孔與所述鉆頭接頭的側壁相連通；

設置在所述轉子外套和所述轉子之間周向沖擊塊，所述周向沖擊塊設置在所述第二間隙中，所述周向沖擊塊能沿周向進行轉動以對所述受沖擊單元產生周向的沖擊。

優選地，所述液動復合沖擊器還包括：套設在所述轉子上的轉子托盤，所述轉子托盤對所述轉子與所述殼體之間的空間進行分隔，所述轉子托盤位于所述轉子外套與所述孔洞之間。