减震破岩工具制造技术

本发明专利技术提供了一种减震破岩工具，其包括：上壳体、下壳体、冲击座、分流器、节流喷嘴、驱动器和冲击器，通过分流器和节流喷嘴形成高低压钻井液，并使驱动器在高低压钻井液液压差的作用下推动冲击器往复敲击冲击座，以将钻井液的流体能量转换成扭向的、高频的机械冲击能量，并将该机械冲击能量直接传递给PDC钻头。本发明专利技术能够有效降低井下钻杆震动，提高钻头破岩效率，延长钻头使用寿命，能量消耗低、可靠性高、适用性强。

【技术实现步骤摘要】
减震破岩工具
本专利技术涉及石油、天然气钻井领域，特别是一种钻井配套工具，具体是一种适用于中硬地层、特硬地层或软硬交错地层钻井用的减震破岩工具。
技术介绍
目前，随着我国浅层油气资源的不断枯竭，勘探开发逐渐向深层、超深层转移。深部中硬地层、高研磨性地层、软硬交错地层钻井过程中井下钻柱震动剧烈，表现为涡动(径向震动)、粘滑(扭向震动)和跳钻(轴向震动)，使得钻头切削齿承受不规则的交变载荷和冲击载荷，不能保持连续的高频切削地层，导致钻井能量消耗大、钻头破岩效率低、寿命短。因此，如何降低井下钻柱有害震动，保持钻头连续的高频切削，是深井、超深井钻井亟待解决的核心技术问题。有鉴于上述现有技术存在的问题，本专利技术人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，提供一种减震破岩工具，来克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减震破岩工具，其能够有效降低井下钻杆震动，提高钻头破岩效率，延长钻头使用寿命，能量消耗低、可靠性高、适用性强。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：本专利技术提供一种减震破岩工具，其包括：上壳体，其具有轴向贯通的注泥浆通道，所述上壳体的上端与钻铤相连；下壳体，其上端与所述上壳体相连接，其下端与钻头相连，所述下壳体具有与所述注泥浆通道相连通的容纳腔；冲击座，其上端与所述上壳体相连接，其下端位于所述下壳体的容纳腔中，所述冲击座的内环壁上设置有多个冲击腔和多个高压腔，所述冲击腔与所述高压腔交错设置；分流器，其设置在所述冲击座内，所述分流器具有多个上分流孔和多个下分流孔，所述上分流孔与所述高压腔相连通，所述分流器内穿设有节流喷嘴，每个所述上分流孔的当量直径大于所述节流喷嘴的内径，钻井液流经所述上分流孔时形成的压降小于钻井液流经所述节流喷嘴的压降；驱动器，其套设在所述分流器上并位于所述冲击座内，所述驱动器设置有多个轴向高压凹槽和多个低压通孔，所述轴向高压凹槽与所述上分流孔相连通，经过所述上分流孔的钻井液能流入所述轴向高压凹槽，所述轴向高压凹槽与所述低压通孔交错设置；冲击器，其套设在所述驱动器外侧并位于所述冲击座内，所述冲击器的外壁上设置有多个冲击锤，所述冲击锤伸入所述冲击腔中，两两所述冲击锤之间的所述冲击器侧壁上设置有多个液流通孔；所述冲击锤将所述冲击腔分隔成第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通的状态下，经所述分流器的上分流孔流入所述驱动器的轴向高压凹槽的钻井液通过所述液流通孔进入所述第二腔室，经所述节流喷嘴进入所述分流器的通孔中并依次经所述下分流孔、所述低压通孔和所述液流通孔进入所述第一腔室，所述冲击锤由所述第二腔室向所述第一腔室运动；在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通的状态下，经所述分流器的上分流孔流入所述驱动器的轴向高压凹槽的钻井液通过所述液流通孔进入所述第一腔室，经所述节流喷嘴进入所述分流器的通孔中并依次经所述下分流孔、所述低压通孔和所述液流通孔进入所述第二腔室，所述冲击锤由所述第一腔室向所述第二腔室运动；其中，所述下壳体内设置有端盖，所述端盖的上端分别与所述冲击座、所述驱动器和所述冲击器相抵接，所述分流器穿过所述端盖的一端套设有压紧弹簧，所述分流器上还设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述端盖的下端贴合设置，所述压紧弹簧的一端与所述锁紧螺母抵接，所述压紧弹簧的另一端与所述下壳体相抵接。在优选的实施方式中，所述驱动器的外壁上设置有多个U形凸起和多个扇形凸起，所述U形凸起和所述扇形凸起交错设置，所述U形凸起和所述扇形凸起之间形成所述轴向高压凹槽，多个所述低压通孔位于所述扇形凸起上。在优选的实施方式中，所述U形凸起和所述扇形凸起分别为两个，两个所述U形凸起与两个所述扇形凸起分别径向对称凸设在所述驱动器的外壁上；所述冲击座的内环壁上径向对称设置有两个所述冲击腔；所述冲击器的外壁上径向对称设置有两个所述冲击锤。在优选的实施方式中，所述冲击器的内壁上还设置有多个拨叉，所述拨叉与所述冲击锤交替设置，所述U形凸起具有拨叉滑槽，所述拨叉插入所述拨叉滑槽内。在优选的实施方式中，所述驱动器的外壁上径向对称设置有两个所述拨叉滑槽，所述冲击器的内壁上径向对称设置有两个所述拨叉。在优选的实施方式中，所述冲击锤和与其相邻的所述拨叉之间的所述冲击器的侧壁形成滑堵，在所述冲击锤运动至所述冲击腔端部的状态下，所述滑堵封堵所述轴向高压凹槽。在优选的实施方式中，所述冲击座的外壁上还设置有多个泄流腔，所述泄流腔与贯穿所述冲击座侧壁的泄流孔相连通。在优选的实施方式中，所述冲击座与所述冲击器之间设置有减压环。本专利技术的减震破岩工具安装于钻铤和钻头之间，通过分流器和节流喷嘴形成高低压钻井液，并使驱动器在高低压钻井液液压差的作用下推动冲击器往复敲击冲击座，以将钻井液的流体能量转换成扭向的、高频的机械冲击能量，并将该机械冲击能量直接传递给PDC钻头，使钻头不需要等待积蓄足够的扭力能量就可以冲击破碎和旋转剪切岩层，其能提高深部中硬地层、特硬地层、软硬交错地层的钻头破岩效率和钻井速度，同时本专利技术提供的周向高频冲击力，降低钻柱的纵向、周向和横向的震动，并使钻头能够保持连续的高频切削，钻头能量消耗低且使用寿命长，提高了钻头的适用性和耐久性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的另一视角结构示意图；图3为本专利技术的上壳体的剖面结构示意图；图3-1为沿图3中的A-A向剖切线的截面示意图；图3-2为本专利技术的上壳体的立体结构示意图；图4为本专利技术的下壳体的剖面结构示意图；图4-1为本专利技术的下壳体的立体结构示意图；图5为本专利技术的分流器的结构示意图；图5-1为沿图5中的B-B向剖切线的截面示意图；图5-2为本专利技术的分流器的立体结构示意图；图6为本专利技术的节流喷嘴的剖面结构示意图；图6-1为本专利技术的节流喷嘴的俯视结构示意图；图7为本专利技术的驱动器的立体结构示意图；图7-1为本专利技术的驱动器的另一视角的立体结构示意图；图7-2为本专利技术的驱动器的主视结构示意图；图7-3为本专利技术的驱动器的侧视结构示意图；图7-4为本专利技术的驱动器的剖面结构示意图；图8为本专利技术的冲击器的立体结构示意图；图8-1为本专利技术的冲击器的主视结构示意图；图8-2为本专利技术的冲击器的侧视结构示意图；图8-3为本专利技术的冲击器的剖面结构示意图；图9为本专利技术的工作过程示意图一；图10为本专利技术的工作过程示意图二；图11为本专利技术的工作过程示意图三；图12为本专利技术的工作过程示意图四；图13为本专利技术的工作过程示意图五。附图标号说明：1上壳体，2冲击座，3分流器，4定位垫圈，5减压环，6节流喷嘴，7上TC轴承，8冲击器，9内TC轴承，10筛管，11驱动器，12端盖，13锁紧螺母，14压紧弹簧，15下壳体，16注泥浆通道，17下TC轴承，18容纳腔，19冲击腔，20高压腔，21泄流腔，22泄流孔，23变径部，24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减震破岩工具，其特征在于，所述减震破岩工具包括：上壳体，其具有轴向贯通的注泥浆通道；下壳体，其上端与所述上壳体相连接，所述下壳体具有与所述注泥浆通道相连通的容纳腔；冲击座，其上端与所述上壳体相连接，其下端位于所述下壳体的容纳腔中，所述冲击座的内环壁上设置有多个冲击腔和多个高压腔，所述冲击腔与所述高压腔交错设置；分流器，其设置在所述冲击座内，所述分流器具有多个上分流孔和多个下分流孔，所述上分流孔与所述高压腔相连通，所述分流器内穿设有节流喷嘴；驱动器，其套设在所述分流器上并位于所述冲击座内，所述驱动器设置有多个轴向高压凹槽和多个低压通孔，所述轴向高压凹槽与所述上分流孔相连通，所述轴向高压凹槽与所述低压通孔交错设置；冲击器，其套设在所述驱动器外侧并位于所述冲击座内，所述冲击器的外壁上设置有多个冲击锤，所述冲击锤伸入所述冲击腔中，两两所述冲击锤之间的所述冲击器侧壁上设置有多个液流通孔；所述冲击锤将所述冲击腔分隔成第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通的状态下，所述冲击锤由所述第二腔室向所述第一腔室运动；在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通的状态下，所述冲击锤由所述第一腔室向所述第二腔室运动。...

【技术特征摘要】
1.一种减震破岩工具，其特征在于，所述减震破岩工具包括：上壳体，其具有轴向贯通的注泥浆通道，所述上壳体的上端与钻铤相连；下壳体，其上端与所述上壳体相连接，其下端与钻头相连，所述下壳体具有与所述注泥浆通道相连通的容纳腔；冲击座，其上端与所述上壳体相连接，其下端位于所述下壳体的容纳腔中，所述冲击座的内环壁上设置有多个冲击腔和多个高压腔，所述冲击腔与所述高压腔交错设置；分流器，其设置在所述冲击座内，所述分流器具有多个上分流孔和多个下分流孔，所述上分流孔与所述高压腔相连通，所述分流器内穿设有节流喷嘴，每个所述上分流孔的当量直径大于所述节流喷嘴的内径，钻井液流经所述上分流孔时形成的压降小于钻井液流经所述节流喷嘴的压降；驱动器，其套设在所述分流器上并位于所述冲击座内，所述驱动器设置有多个轴向高压凹槽和多个低压通孔，所述轴向高压凹槽与所述上分流孔相连通，经过所述上分流孔的钻井液能流入所述轴向高压凹槽，所述轴向高压凹槽与所述低压通孔交错设置；冲击器，其套设在所述驱动器外侧并位于所述冲击座内，所述冲击器的外壁上设置有多个冲击锤，所述冲击锤伸入所述冲击腔中，两两所述冲击锤之间的所述冲击器侧壁上设置有多个液流通孔；所述冲击锤将所述冲击腔分隔成第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通的状态下，经所述分流器的上分流孔流入所述驱动器的轴向高压凹槽的钻井液通过所述液流通孔进入所述第二腔室，经所述节流喷嘴进入所述分流器的通孔中并依次经所述下分流孔、所述低压通孔和所述液流通孔进入所述第一腔室，所述冲击锤由所述第二腔室向所述第一腔室运动；在所述第一腔室通过所述液流通孔与所述轴向高压凹槽相连通，且所述第二腔室通过所述液流通孔与所述低压通孔相连通的状态下，经所述分流器的上分流孔流入所述驱动器的轴向高压凹槽的钻井液通过所述液流通孔进入所述第一腔室，经所述节...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪国栋，汪海阁，葛云华，崔猛，王灵碧，崔柳，李洪，赵飞，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11