本发明专利技术涉及利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具，属石油、天然气开采、钻井工具的技术领域。技术方案是：钻井液驱动涡轮旋转，涡轮转子带动传动轴转动，使盘阀组周期性转动，其过流面积发生变化，产生周期压力脉冲，作用于振动短节，产生往复振动，有效改善钻柱与井壁的摩擦阻力，提高机械钻速；齿形冲击锤头下端设有齿形曲面，且齿形曲面与下端传动接头齿形曲面相啮合，在传动轴带动下，下端被动接头产生旋转运动，带动齿形冲击锤头旋转，在齿形冲击锤头和蓄力弹簧联合作用下对下端传动接头产生轴向往复冲击。其结构简单，摩擦阻力小，增加了有效钻压、有效振动，提高了机械转速，降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具，属石油、天然气开采、钻井
技术介绍
随着全球范围内油气资源勘探开发程度日益加剧，钻井技术朝着水平井、大斜度井、大位移井等定向井钻井领域发展，但在定向井过程中会遇到大量钻井难题，如摩阻扭矩大、钻压传递困难、钻进效率低等。如何降低摩阻减少滑动钻井拖压现象，增加有效钻压，提高钻进效率，我国科研人员做了大量的探索和研究。实践表明，对钻井柱实施适当的周期性轴向振动，适当的加压，能减少钻井过程中钻具与井壁的摩擦阻力，将静摩擦转为动摩擦，增加有效钻压，提尚机械钻速。目前国内外设计了相应的工具，有水力加压器，旋转导向工具，减阻工具，振荡器等，然而这些工具结构复杂，作用单一，工作寿命短，难以满足现场要求:有的尺寸过大不能与动力钻具匹配，有的不能和随钻测量仪一起使用等。因此研制一种与随钻测量仪兼容，且结构简单，能实现多功能钻进，提速明显的井下工具具有重要意义，对于降低成本，加快深层硬地层油气开发具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对以上钻井过程中缺陷，研制利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具，产生轴向振动，有效减小钻具钻进过程中的摩擦阻力，同时给钻头施加高频率、一定幅度的轴向冲击载荷，从而提高机械转速，加速破岩。本专利技术提到的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具，包括心轴、上接头、隔套、外管、碟簧组、中接头、心轴中接头、斯特封活塞、心轴下接头、下接头、定子外筒，蜗轮轴，祸轮转子，涡轮定子，盘阀组、套筒、导流环、推力轴承、调整套、冲击蓄力弹簧、齿形冲击缠头，被动冲击接头。轴向振动短节中上接头和外管通过螺纹连接，心轴插入上接头和外管中，隔套放入外管，碟簧组穿在心轴上，碟簧组通过心轴中接头拧紧定位，斯特封活塞套在心轴中接头上，由心轴下接头轴向定位。涡轮定子和套筒通过平键连接；盘阀组与推力轴承间安有调整套和导流环，涡轮定子的下端安装盘阀组；导流套下端安装有推力轴承。调整套中部、涡轮轴中段和下端均开有流道；上盘阀和下盘阀均开有相同通孔，且各阀中心均和涡轮轴中心保持一致。冲击蓄力弹簧有套筒套定，与齿形冲击锤头接触，涡轮传动轴下端与被动冲击接头通过锥螺纹连接；所述齿形冲击锤头下端有齿形曲面，与被动冲击接头上端的相应齿形曲面啮合，在涡轮传动轴带动下，下端传动接头产生旋转运动，从而带动齿形冲击锤头旋转，齿形冲击锤和蓄力弹簧对下端传动接头产生轴向往复冲击。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果:1、所述的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具采用涡轮作为动力转换系统，利用高压钻井液冲击反向弯曲的涡轮定子、转子叶片，将钻井液的压力能转化为机械能，使钻头高速旋转，与转子马达相比抗高温性能好，输出扭矩平稳，耐用性强，且无需配置价格昂贵的高性能、高质量的钻头和钻具组合。2、所述的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具，钻井液带动旋转叶轮高速旋转，使盘阀组的上盘阀旋转，下盘阀固定，盘阀组上盘阀的进液孔与下盘阀复位孔周期性联通和封闭，两者间过流面积会发生变化，从而形成一定幅度的周期性脉冲压力波，当压力升高时，钻井液作用于斯特封活塞，压缩碟簧组推动心轴向左运动，压力降低时，碟簧组释放能量，使心轴向右运动，从而产生往复运动，提供振动能量，有效改善摩擦阻力，提高机械钻速，增加震荡力，将静摩擦力转换为动摩擦力，并且也可以将高频压力波传递给钻头，从而高效破岩；此外盘阀组的高速周期性联通和封闭产生水力脉冲，更加有利于井底岩肩清洗和运移，减少岩肩的重复切削，进一步提高钻头的破岩效率。3、所述的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具结构简单，可以与随钻测量仪一起工作，便于运输。4、所述的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具增加了蓄力弹簧和齿形曲面冲击锤头，齿形冲击锤和蓄力弹簧对下端传动接头可以产生轴向往复冲击，在原有基础上又增加了压力冲击，可以快速高效破岩。5、所述的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具应用范围广，可用于直径、水平井、定向井等。【附图说明】图1是所述的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具整体结构图图2是所述的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具A-A剖面图图3是所述的齿形曲面冲击锤头结构图图4是所述的被动冲击接头结构图图5是所述的旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具B-B的剖面图图6是所述的盘阀组的剖面图上图中:心轴(1)、上接头(2)、隔套(3)、外管(4)、碟簧组(5)、中接头(6)、心轴中接头(7)、斯特封活塞(8)、心轴下接头(9)、下接头(10)、调整圈(11)、涡轮转子(12)、涡轮定子(13)、下盘阀(14)、调整套(15)、套筒I (16)、分流套(17)、推力轴承(18)、传动轴(19)、蓄力弹簧(20)、套筒II (21)、齿形曲面冲击锤头(22)、旋风密封(23)、上盘阀(25)、被动冲击接头(26)、冲击锤上端面(22-1)、冲击锤齿形曲面(22-2)、被动冲击接头齿形曲面(26-1)、被动冲击接头密封槽(26-2)、过流内孔(26-3)、钻头联接扣(26_4)、密封槽(26-5)。【具体实施方式】实施例1如图1所示，本专利技术提到的利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具，包括心轴(1)、上接头(2)、隔套(3)、外管(4)、碟簧组(5)、中接头(6)、心轴中接头(7)、斯特封活塞(8)、心轴下接头(9)、下接头(10)、调整圈(11)、涡轮转子(12)、涡轮定子(13)、下盘阀(14)、调整套(15)、套筒I (16)、分流套(17)、推力轴承(18)、传动轴(19)、蓄力弹簧(20)、套筒II (21)、齿形曲面冲击锤头(22)、旋风密封(23)、上盘阀(25)、被动冲击接头(26)。套筒I (16)通过平键连接涡轮定子(13);涡轮定子(13)的下端安装有盘阀组；分流套(17)下端安装有推力轴承(18);套筒II (21)通过锥螺纹与套筒I (16)和被动冲击接头(26)相连；下盘阀(14)、上盘阀(25)均开制有相同的通孔当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用旋冲振荡加压实现高效破岩的井下工具，其特征是：包括心轴(1)、上接头(2)、隔套(3)、外管(4)、碟簧组(5)、中接头(6)、心轴中接头(7)、斯特封活塞(8)、心轴下接头(9)、下接头(10)、调整圈(11)、涡轮转子(12)、涡轮定子(13)、下盘阀(14)、调整套(15)、套筒Ⅰ(16)、导流环(17)、推力轴承(18)、传动轴(19)、套筒Ⅱ(21)、齿形曲面冲击锤头(22)、旋风密封(23)、平键(24)、上盘阀(25)、被动冲击接头(26)，外筒内部装有涡轮转子(12)、蓄力弹簧(20)、齿形曲面冲击锤头(22)、被动冲击接头(26)；轴向振动短节中上接头(2)和外管(4)通过螺纹连接，心轴(1)插入上接头(2)和外管(4)中，隔套(3)放入外管(4)，碟簧组(5)穿在心轴(1)上，碟簧组(5)通过心轴中接头(7)拧紧定位，斯特封活塞(8)套在心轴中接头(7)上，由心轴下接头(9)轴向定位；涡轮转子(12)带动盘阀组周期性开闭；所述传动轴(19)中部设有导流环(17)；所述推力轴承(18)由调整套(15)和套筒Ⅱ(21)定位；所述蓄力弹簧(22)由套筒Ⅱ(21)定位，并与齿形曲面冲击锤头(22)接触；所述齿形曲面冲击锤头(22)与被动冲击接头(26)啮合接触。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，胡书辉，杨琳，杨应林，周韬，杜凡，蔡旭东，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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