[發明專利]一種鉆井用葉輪驅扭力沖擊器

有效

• 申請號: 202010429639.7
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111456624B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 周俊然;王益山;楊冀平;田曉勇;徐明磊
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團有限公司
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 張文華

本發明涉及鉆井用葉輪驅扭力沖擊器，包括上接頭、中本體、葉輪軸、沖擊錘、下接頭；中本體內部徑向方向設有中本體擋板，下接頭內部徑向方向設有下接頭擋板，中本體內設有分流孔板，葉輪軸上依次設有葉輪、導流孔，下接頭擋板中央位置設有節流噴嘴座，下接頭擋板上設有泄壓孔，垂直下接頭擋板固定設有四片沖擊擋板，使得相鄰的兩個泄壓孔位于兩片沖擊擋板之間，形成沖擊腔；沖擊錘位于下接頭擋板與中本體擋板之間，鉆井液經分流孔板進入中本體內部，沖擊葉輪使得葉輪軸旋轉，鉆井液經導流孔進入葉輪軸，并經換向液孔流入支撐環與葉輪軸之間，經流通孔進入泄壓孔或者沖擊沖擊扇，使沖擊扇在沖擊腔內往復轉動。本發明提高扭力沖擊器使用壽命。

技術領域

本發明屬于高效破巖提速工具技術領域，尤其涉及一種鉆井用葉輪驅扭力沖擊器。

背景技術

隨著深井、超深井的開采，在深度地層，巖石的可鉆性較低，對鉆頭的損壞增大、進尺速度減慢、鉆頭及工具失效嚴重、鉆井周期長、鉆井成本居高不下等問題越來越突出。因此，為了提高鉆井效率，降低鉆井成本，目前國內外石油鉆井行業都在致力于尋求解決辦法。

目前，經過多年的研究和應用證明，提高鉆頭破巖效率、提高鉆井速度最有效的辦法是給鉆頭配加各種沖擊器。其中，扭力沖擊器是一種高頻振動沖擊工具，位于鉆頭上部，隨鉆具一起入井。在鉆進過程中，當高能鉆井液流經該工具時，工具內部獨特的流道結構將鉆井液的流體能量轉換成高頻的(750～1500次/分)、周期性的機械沖擊力(約2kN)，并直接傳遞給鉆頭。這就使鉆頭不需要等待積蓄足夠的破巖能量就可以直接切削地層。該工具能夠解決鉆井地質條件復雜，地層軟硬交錯，PDC鉆頭失效快，壽命短，機械鉆速低等問題，可以實現消除PDC鉆頭在深井、超深井難鉆地層粘滑問題，穩定鉆進過程，提高PDC鉆頭破巖的破巖能量傳遞效率與機械鉆速，延長鉆頭的使用壽命，降低鉆井成本，縮短鉆井周期。但是，現有的扭沖沖擊器普遍采用換向閥式結構，引導鉆井液在沖擊錘兩側高低壓轉換，來實現沖擊錘對鉆具的反復沖擊，從而傳遞到鉆頭，形成對地層的沖擊。目前的這種換向閥式扭力沖擊器，因需要換向閥和沖擊錘之間高頻反復高低壓轉換，結合這種結構的局限性，造成了換向閥和沖擊錘及其配合換向機構沖蝕磨損嚴重，極大地制約著扭力沖擊器的使用壽命，通常遠低于配合鉆頭的使用壽命，造成工具原因提前起鉆，影響提速提效效果。

因此，基于這些問題，提供一種能降低高低壓頻繁轉換對扭力沖擊器內部結構的沖蝕，能夠提高扭力沖擊器使用壽命的鉆井用葉輪驅扭力沖擊器，具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能降低高低壓頻繁轉換對扭力沖擊器內部結構的沖蝕，能夠提高扭力沖擊器使用壽命的鉆井用葉輪驅扭力沖擊器。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種鉆井用葉輪驅扭力沖擊器，包括上接頭、中本體、葉輪軸、沖擊錘、下接頭；所述上接頭一端與所述中本體一端固定連接，所述中本體另一端套在所述下接頭一端并與其可轉動密封連接；

所述中本體內部徑向方向設有中本體擋板，所述下接頭內部徑向方向設有下接頭擋板，所述葉輪軸兩側均設有臺階結構，所述中本體內與所述上接頭固定的一側固定設有分流孔板，所述分流孔板上設有若干分流孔，所述葉輪軸一端插入所述分流孔板并通過該端臺階結構限位，所述葉輪軸另一端穿過所述中本體擋板并通過該端臺階結構限位，所述葉輪軸位于分流孔板與中本體擋板之間的部分軸向依次設有葉輪、導流孔，所述葉輪軸穿過所述中本體擋板的一側設有換向液孔，所述葉輪軸自導流孔向換向液孔方向為軸向貫通結構；所述下接頭擋板中央位置設有節流噴嘴座，節流噴嘴座四周的下接頭擋板上設有4個均勻分布的泄壓孔，垂直所述下接頭擋板固定設有四片沖擊擋板，使得相鄰的兩個泄壓孔位于兩片沖擊擋板之間，形成沖擊腔；所述沖擊錘包括支撐環，所述支撐環上設有中心對稱的兩片扇形沖擊扇，兩片扇形沖擊扇之間的支撐環上設有流通孔；所述沖擊錘位于所述下接頭擋板與中本體擋板之間，且所述葉輪軸穿過所述支撐環并與所述節流噴嘴座貫通；