[發明專利]一種復合沖擊鉆井提速工具

有效

• 申請號: 201910932196.0
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN112576186B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 曾義金;張進雙;張洪寧;孫明光;馬廣軍;孫連忠;張海平;王甲昌;玄令超;張仁龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B6/00
• 分類號: E21B6/00;E21B12/00;E21B17/10
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯

1.一種復合沖擊鉆井提速工具，包括：

用于與鉆具的旋轉動力源連接以提供旋轉動力的轉換總成(110)，其包括第一外筒(130)，在所述第一外筒內同心布置有用于傳遞扭矩的傳遞軸(140)，所述第一外筒和所述傳遞軸之間存在轉速差；

用于產生沖擊力的沖擊總成(120)，其包括與所述第一外筒固定連接的第二外筒(160)、同心設置在所述第二外筒內且與所述傳遞軸固定連接的中心軸(170)和沖擊體(180)，所述中心軸的下端部分與所述沖擊體形成動密封連接；以及

套設在所述中心軸上的扭力蓄能體(190)，所述扭力蓄能體能夠壓縮蓄能并釋放能量以形成沖擊；

其中，所述扭力蓄能體的上端與所述中心軸固定連接，所述沖擊體與所述第二外筒周向固定連接，使得所述扭力蓄能體與所述沖擊體能夠在所述轉速差的作用下相對轉動，以對所述沖擊體產生徑向扭轉沖擊，

所述扭力蓄能體和所述沖擊體構造成能夠在相對轉動作用下，使所述扭力蓄能體周期性地壓縮蓄能與釋放能量以對所述沖擊體形成軸向沖擊，所述扭力蓄能體的下端面設有周向均布的第一臺階齒(193)，所述沖擊體的上端面設有能夠與所述第一臺階齒適配的第二臺階齒(183)，所述扭力蓄能體通過所述第一臺階齒和所述第二臺階齒與所述沖擊體形成接觸配合，在相對旋轉的作用下，第一臺階齒與第二臺階齒逐漸嚙合并發生相對轉動，從而使所述扭力蓄能體能夠對所述沖擊體產生周期性的軸向和徑向復合沖擊，并傳遞給鉆頭。

2.根據權利要求1所述的提速工具，其特征在于，所述扭力蓄能體的上端部分通過止旋銷釘(191)與所述中心軸形成周向固定連接。

3.根據權利要求1所述的提速工具，其特征在于，所述第一臺階齒和所述第二臺階齒的軸向齒高均設置成處于5-10mm的范圍內，且齒形的周向嚙合面的傾斜角度均設置為處于10°-20°的范圍內。

4.根據權利要求3所述的提速工具，其特征在于，在所述第一臺階齒和所述第二臺階齒的外表面設有耐磨層，所述耐磨層的厚度設置成處于3-5mm的范圍內。

5.根據權利要求1或2所述的提速工具，其特征在于，所述扭力蓄能體的軸向剛度處于0.5-4kN/mm的范圍內，徑向彈性剛度處于0.1-1kN/°的范圍內。

6.根據權利要求1或2所述的提速工具，其特征在于，所述沖擊體的部分外表面構造成正棱柱形，所述第二外筒的對應的內壁區域設置成能與所述正棱柱形表面相適配，從而使所述沖擊體與所述第二外筒形成周向固定連接，以能夠將所述轉換總成的扭矩通過所述第二外筒傳遞給所述沖擊體。

7.根據權利要求1所述的提速工具，其特征在于，所述傳遞軸通過推力軸承(150)同心安裝在所述第一外筒內，所述推力軸承用于對所述傳遞軸進行扶正。

8.根據權利要求1所述的提速工具，其特征在于，在所述傳遞軸和所述沖擊體的軸向與所述中心軸與所述第二外筒的徑向之間形成有環形的密閉腔體，所述扭力蓄能體設置在所述密閉腔體內，且在所述密閉腔體內充滿密封油。

9.根據權利要求1所述的提速工具，其特征在于，所述沖擊體末端固定連接有用于連接鉆頭的轉換接頭(200)。