[發明專利]一種振動耦合式鉆具沖擊器

有效

• 申請號: 201911112022.6
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN112796666B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 孫起昱;董國慶;魯鵬飛;李偉廷;呂躍濱
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化中原石油工程有限公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張子寬

本申請公開了一種振動耦合式鉆具沖擊器，包括：殼體組件；動力總成，設置于殼體組件中；耦合總成，轉動設置于殼體組件中，且耦合總成與動力總成驅動連接，耦合總成內部軸向由上至下依次設置有不連通的上通道和下通道；脈沖發生器，設置于耦合總成的上通道和下通道之間，脈沖發生器的流通截面積隨耦合總成的轉動而周期性改變，上通道和下通道通過脈沖發生器連通；傳動總成，與耦合總成的下端傳動連接，傳動總成用于與鉆頭連接。工作時，動力總成驅動耦合總成轉動，使得脈沖發生器的流通截面積大小周期性改變，形成水力脈沖壓力，脈沖壓力作用于耦合總成、脈沖發生器和殼體組件形成的整體，最終傳遞給傳動總成和鉆頭，實現鉆頭對巖石的脈沖沖擊。

技術領域

本發明涉及鉆進設備技術領域，特別涉及一種振動耦合式鉆具沖擊器。

背景技術

隨著油氣資源勘探開發領域的拓展和低油價時代的到來，鉆井提速成為降低鉆井成本的迫切需求。通常情況下，鉆頭在中硬及復雜地層破巖過程中存在的粘滑、振動彈跳、不同心搖擺、反進動回轉等現象是影響鉆頭切削效率和壽命的主要因素，從目前的技術認識和實踐來看，解決這些問題最直接、最有效的途徑是保持鉆頭持續有一個穩定的破巖狀態，PDC鉆頭尤為如此。

近幾年出現了PDC鉆頭扭力沖擊器、PDC鉆頭扭矩穩定器、液力加壓器、三維震蕩沖擊器等新工具，現場使用證明這些工具針對性地解決了某一個影響鉆頭破巖穩定性的因素，在一定范圍和情況下提高了機械鉆速和鉆頭壽命，但整體提速效果和使用范圍仍然有限，且大部分工具不適于組合使用或配套螺桿鉆具進行復合鉆進。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種振動耦合式鉆具沖擊器，以具有脈動沖擊功能。

為達到上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種振動耦合式鉆具沖擊器，包括：

殼體組件；

動力總成，設置于所述殼體組件中；

耦合總成，轉動設置于所述殼體組件中，且所述耦合總成與所述動力總成驅動連接，所述耦合總成內部軸向由上至下依次設置有不連通的上通道和下通道；

脈沖發生器，設置于所述耦合總成的上通道和所述下通道之間，所述脈沖發生器的流通截面積隨所述耦合總成的轉動而周期性改變，所述上通道和所述下通道通過所述脈沖發生器連通；

傳動總成，與所述耦合總成的下端傳動連接，所述傳動總成用于與鉆頭連接。

優選地，在上述的振動耦合式鉆具沖擊器中，還包括設置于殼體組件中的彈性件，所述傳動總成可相對所述耦合總成的下端軸向移動，且所述傳動總成與所述耦合總成相對周向靜止，所述彈性件的兩端彈性作用于所述耦合總成和所述傳動總成。

優選地，在上述的振動耦合式鉆具沖擊器中，所述脈沖發生器包括上下疊置的上脈沖盤和下脈沖盤；

所述上脈沖盤和所述下脈沖盤套設于所述耦合總成上，所述上脈沖盤和下脈沖盤中的一個固定于所述殼體組件，另一個固定于所述耦合總成，所述上脈沖盤和所述下脈沖盤均設置有液流通孔，當所述上脈沖盤和所述下脈沖盤相對旋轉時，所述上脈沖盤和所述下脈沖盤的液流通孔交替連通并改變流通截面積，所述液流通孔與所述上通道和下通道連通。

優選地，在上述的振動耦合式鉆具沖擊器中，所述液流通孔沿圓周方式均布于所述上脈沖盤和下脈沖盤的盤面上。

優選地，在上述的振動耦合式鉆具沖擊器中，所述耦合總成包括由上至下依次固定連接的水帽、上傳動軸、中傳動軸和下傳動軸；所述水帽與所述動力總成驅動連接，所述上傳動軸和中傳動軸均通過扶正軸承與所述殼體組件轉動配合；所述下傳動軸與所述傳動總成傳動連接：所述彈性件的兩端分別作用于所述下傳動軸和所述傳動總成；所述上通道設置于所述上傳動軸，所述下通道設置于所述中傳動軸和所述下傳動軸；所述脈沖發生器設置于所述上傳動軸。