实现脉冲振动的新型井下钻井工具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于石油钻井领域的实现脉冲振动的新型井下钻井工具，其技术方案是：在外壳内安装下接头、中心管、弹簧座、弹簧、冲击套、垫圈、活塞、脉冲外壳、上接头和锁紧环，通过上下接头的花键结构进行周向定位，利用锁紧环防止零件产生轴向移动。在钻井液压力作用下，活塞向下移动，直到活塞圆周上的通孔与脉冲外壳内圆周的通孔连通，钻井液进入中心流道，在弹簧反作用力作用下，活塞向上移动，回到初始状态，从而产生一个周期性的脉冲振动。本实用新型专利技术可以产生周期性的脉冲振动，作用在钻柱系统上，从而提高钻进效率，节约钻井成本。

A new downhole drilling tool for pulse vibration

The utility model discloses a new downhole drilling tool is used to realize the pulse vibration field of oil drilling, the technical scheme is that the joint, mounted in the casing under the center pipe, a spring seat, a spring, a shock, gasket, piston, pulse shell, an upper joint and a locking ring, a spline structure through the upper and lower joints the circumferential position, the locking ring to prevent axial movement of parts. The effect of drilling fluid under pressure, the piston moves downward until the piston on the circumference of the through hole is communicated with the through hole of the inner circumference of the shell pulse, drilling fluid into the central channel, in the spring reaction force under the action of the piston to move up, return to the initial state, thereby generating a periodic pulse vibration. The utility model can generate periodic pulse vibration on the drill string system, thereby improving drilling efficiency and saving drilling cost.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于石油开采领域的实现脉冲振动的新型井下钻井工具，尤其适用于软硬地层交替、岩石研磨性强等地质条件下的钻井作业。
技术介绍
随着传统油气资源日趋枯竭，以及新型油气资源如页岩气、煤层气等的开采，使钻井工程面临更为复杂的地层工作环境，钻井井深也逐渐增加。在钻井作业过程中，复杂的工况条件，使钻进速度降低，影响钻井效率，尤其是所钻地层为软硬交替地层时，岩石研磨性强，地层可钻性差异较大。此时使用常规的钻具组合，不能满足高效的钻井作业，因此需要在钻具组合中加入能够提速增效的井下工具。脉冲振动工具具有适用于各种复杂地质条件、结构简单、拆卸安装方便等优点。为了在复杂作业环境中实现高效的钻井作业，脉冲振动工具的使用是一种必然的趋势。脉冲振动工具能够产生周期性的脉冲振动，通过钻具组合作用在钻柱系统中，提高钻头的破岩效率，从而增加机械钻速，降低钻井成本。在石油天然气钻井作业过程中，脉冲振动工具具有广阔的应用前景，因此开发实现脉冲振动的新型井下钻井工具对于复杂地质条件下的钻井作业具有重要意义。
技术实现思路
本技术的目的在于：为了在复杂地质环境中实现高效钻井作业，提高钻井效率，特提供一种实现脉冲振动的新型井下钻井工具。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是实现脉冲振动的新型井下钻井工具由外壳、锁紧环、调整垫片、上接头、活塞、脉冲外壳、垫圈、耐磨环、冲击套、中心管、弹簧、弹簧座和下接头组成，在下接头后端首先安装中心管，中心管与下接头通过螺纹连接，将弹簧安装到弹簧座上后，一起安装到中心管上，再将活塞、垫圈、冲击套安装到脉冲外壳内，然后将脉冲外壳通过螺纹连接安装到下接头上，再将上接头安装到脉冲外壳上，一起组成脉冲振动工具的内部结构组合，并将内部结构组合安装到外壳内，最后安装调整垫片和锁紧环，通过锁紧环对内部零件进行轴向定位，利用上下接头的花键结构进行周向定位。在钻井液压力作用下，活塞逐渐向下移动，直到活塞圆周上的通孔与脉冲外壳内圆周的通孔连通，钻井液通过通孔进入中心流道，活塞上部压力降低，弹簧复位，在弹簧反作用力作用下，活塞向上移动，回到初始状态，在此过程中，实现脉冲振动的新型井下钻井工具将产生一个周期性的脉冲振动，作用在钻柱系统中，提高钻井效率，降低钻井成本。本技术的有益效果是：（1）实现脉冲振动的新型井下钻井工具在钻井液压力和弹簧反作用力作用下，能够产生周期性的脉冲振动，作用在钻柱系统中，提高钻头的破岩效率；（2）实现脉冲振动的新型井下钻井工具结构简单，不含电子元件与橡胶元件，能够适用各种工况条件；（3）采用花键定位，能够有效防止零部件产生轴向和周向串动。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术流道连通状态示意图。图3是图1中的A-A截面图。图4是图1中的B-B截面图。图5是锁紧环的结构示意图。图6是脉冲外壳的结构示意图。图7是活塞的结构示意图。图中1.外壳，2.锁紧环，3.调整垫片，4.上接头，5.活塞，6.脉冲外壳，7.垫圈，8.耐磨环，9.冲击套，10.中心管，11.弹簧，12.弹簧座，13.下接头。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。参见附图1，实现脉冲振动的新型井下钻井工具由外壳1、锁紧环2、调整垫片3、上接头4、活塞5、脉冲外壳6、垫圈7、耐磨环8、冲击套9、中心管10、弹簧11、弹簧座12和下接头13组成，在下接头13后端首先安装中心管10，中心管10与下接头13之间采用螺纹连接，在弹簧座12上安装弹簧11后，将两者安装到中心管10上，再将活塞5、垫圈7和冲击套9安装到脉冲外壳6内部，再将脉冲外壳6安装到下接头13上，再在脉冲外壳6后端安装上接头4组成脉冲振动工具的内部结构组合，并将内部结构组合安装到外壳1内，最后安装调整垫片3和锁紧环2，利用锁紧环2对内部零件进行轴向定位，脉冲外壳6与下接头13之间采用螺纹连接，下接头13和外壳1之间采用花键连接，上接头4和脉冲外壳6之间采用斜面花键连接，活塞5余脉冲外壳6之间采用花键结构进行导向，保证活塞5在钻井液作用下产生轴向移动，通过下接头13外圆周上的花键结构使内部结构组合随外壳1一起转动。初始时刻，在钻井液作用下，活塞5开始向下运动，弹簧11压缩，直到活塞5与脉冲外壳6的通孔连通，钻井液进入中心流道，弹簧11复位，产生反作用力作用在冲击套9上，推动活塞5向上移动，回到初始位置，在此过程中，实现脉冲振动的新型井下钻井工具将产生一个周期性的脉冲振动，作用在钻柱系统中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
实现脉冲振动的新型井下钻井工具，由外壳（1）、锁紧环（2）、调整垫片（3）、上接头（4）、活塞（5）、脉冲外壳（6）、垫圈（7）、耐磨环（8）、冲击套（9）、中心管（10）、弹簧（11）、弹簧座（12）和下接头（13）组成，其特征在于：所述的下接头（13）后端首先安装中心管（10），在弹簧座（12）上安装弹簧（11），再将两者安装到中心管（10）上，在脉冲外壳（6）内部依次安装活塞（5）、垫圈（7）和冲击套（9），再将脉冲外壳（6）安装到下接头（13）上，然后安装上接头（4）组成脉冲振动工具的内部结构组合，并将内部结构组合安装到外壳（1）内，最后安装调整垫片（3）和锁紧环（2），通过下接头（13）外圆周上的花键结构使内部结构组合随外壳（1）一起转动，利用键槽保证活塞（5）圆周上的通孔能够与脉冲外壳（6）圆周上的通孔连通，通过花键与斜面结构进行定位，最后利用锁紧环（2）对内部零件进行轴向定位。

【技术特征摘要】
1.实现脉冲振动的新型井下钻井工具，由外壳（1）、锁紧环（2）、调整垫片（3）、上接头（4）、活塞（5）、脉冲外壳（6）、垫圈（7）、耐磨环（8）、冲击套（9）、中心管（10）、弹簧（11）、弹簧座（12）和下接头（13）组成，其特征在于：所述的下接头（13）后端首先安装中心管（10），在弹簧座（12）上安装弹簧（11），再将两者安装到中心管（10）上，在脉冲外壳（6）内部依次安装活塞（5）、垫圈（7）和冲击套（9），再将脉冲外壳（6）安装到下接头（13）上，然后安装上接头（4）组成脉冲振动工具的内部结构组合，并将内部结构组...

【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，杨应林，杨琳，申彤，朱志，杨毅，李居瑞，林晓月，张堂佳，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川;51