一种冲击旋转钻具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种冲击旋转钻具，其包括壳体、节流流体控制装置、自动阀装置、可变压力和体积流体腔、旋转装置、芯轴；壳体由上部接头、套筒、轴承接头螺接密封而成，上部接头通过螺纹连接装置连接到外部的非旋转的连续油管钻具上，钻头密封安装在壳体上，壳体的下端为壳体冲击接收表面，冲击接收表面与钻头冲击接收表面配合作用；节流流体控制装置具有内部通道；自动阀装置包括阀支撑装置、阀、阀转换弹簧、缷阀弹簧，阀支撑装置具有流体通道，阀包括阀头、阀杆、阀冲程校准装置；芯轴具有流体通道、扩大的上端部、杆。本实用新型专利技术的钻具提高了冲击载荷幅值，提高了破岩效率，同时可减弱钻头的粘滑现象，大幅提高机械钻速。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击旋转钻具
本技术涉及钻井工程中井下工具领域，特别是一种冲击旋转钻具。
技术介绍
随着石油及天然气的勘探与钻采不断向地球深部地层发展，在实际勘探及钻采过程中遇到的硬质地层逐渐增多，这种地层的岩石随着硬度的增加，可钻性较差。迫切需要一种新型钻井工具来提高钻井速度。实践表明，冲击旋转钻井技术利用岩石在冲击载荷作用下易于破碎的特点，能够大幅度提高破岩效率和钻速。该技术已经开始应用于油气钻井、地热钻井、采矿工程等难钻地层的施工过程中来提高钻速。目前该项技术的核心工具冲击旋转钻具主要分为两种：一种是利用射流元件周期性改变钻井流体的流动方向，带动冲锤上下运动，产生冲击载荷的液动射流式冲击器；另一种是利用水力脉冲产生振荡，从而产生冲击载荷的水力脉冲诱发井下振动钻井方式。这两种冲击旋转装置目前还存在冲击载荷幅值较小、钻速低、破岩效率低等问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中抽油杆的上述缺点，本技术提供了一种冲击旋转钻具，其包括：壳体、节流流体控制装置、自动阀装置、可变压力和体积流体腔、旋转装置、芯轴；壳体由上部接头、套筒、轴承接头螺接密封而成，上部接头通过螺纹连接装置连接到外部的非旋转的连续油管钻具上，钻头密封安装在壳体上，壳体的下端为壳体冲击接收表面，冲击接收表面与钻头冲击接收表面配合作用；节流流体控制装置具有内部通道；自动阀装置包括阀支撑装置、阀、阀转换弹簧、缷阀弹簧，阀支撑装置具有流体通道，阀包括阀头、阀杆、阀冲程校准装置；芯轴具有流体通道、扩大的上端部、杆，上端部与套筒的内孔密封配合，杆与轴承接头的内径紧密配合，芯轴下部螺纹连接钻头；旋转装置包括具有螺旋槽的凸轮、凸轮从动件、棘爪件，凸轮从动件固定到芯轴的杆上，棘爪件的棘爪面和轴承接头的棘爪面配合。进一步地，所述钻具还包括密封件，密封件设置在芯轴的扩大的上端部内。本技术的有益效果是：（1）该工具可以将钻井液的流体能量转化为扭矩和轴向冲击载荷，并直接作用于钻头上，提高了冲击载荷幅值，提高了破岩效率；（2）钻具产生扭转冲击力可减弱钻头的粘滑现象，大幅提高机械钻速。附图说明为了更清楚地说明本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为本技术的冲击旋转钻具的结构示意图。图中附图标记分别表示：壳体1、节流流体控制装置2、自动阀装置3、可变压力和体积流体腔4、旋转装置5、芯轴6、钻头7、密封件8、上部接头11、套筒12、轴承接头13、螺纹连接装置14、壳体冲击接收表面15、钻头冲击接收表面71、内部通道21、阀支撑装置31、阀32、阀转换弹簧33、缷阀弹簧34、流体通道311、阀头321、阀杆322、阀冲程校准装置323、流体通道61、上端部62、杆63、套筒的内孔121、凸轮51、凸轮从动件52、棘爪件53，棘爪件的棘爪面531、轴承接头的棘爪面131。具体实施方式为使本技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本技术实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。如图1所示，本技术的冲击旋转钻具，壳体1、节流流体控制装置2、自动阀装置3、可变压力和体积流体腔4、旋转装置5、芯轴6、钻头7；壳体由上部接头11、套筒12、轴承接头13螺接密封而成，上部接头通过螺纹连接装置14连接到外部的非旋转的连续油管钻具上，钻头7密封安装在壳体2上，壳体的下端为壳体冲击接收表面15，壳体冲击接收表面15与钻头冲击接收表面71配合作用；节流流体控制装置2具有内部通道21；自动阀装置包括阀支撑装置31、阀32、阀转换弹簧33、缷阀弹簧34，阀支撑装置31具有流体通道311，阀32包括阀头321、阀杆322、阀冲程校准装置323；芯轴具有流体通道61、扩大的上端部62、杆63，上端部与套筒的内孔121密封配合，杆与轴承接头的内径紧密配合，芯轴下部螺纹连接钻头16；旋转装置5包括具有螺旋槽的凸轮51、凸轮从动件52、棘爪件53，凸轮从动件固定到芯轴的杆上，棘爪件53的棘爪面531和轴承接头的棘爪面131配合。钻具还包括密封件8，密封件8设置在芯轴的扩大的上端部内。本技术处于工作状态时，依靠流体的压差将将阀头压在阀支撑上，流体流入可变压力和体积流体腔中，随着流体的增多，可变压力和体积流体腔内的压力和体积增大，推动壳体向上运动，从而推动钻柱向上运动；在壳体向上运动的过程中，旋转装置对芯轴产生切向作用力，从而形成扭矩；当壳体向上运动后，阀头与阀支撑装置分离，流体从钻头的水眼流出，阀头与阀支撑装置间的压差减小，可变压力和体积流体腔内的压力也减小，壳体以及上部的钻柱开始向下运动；在缷阀弹簧的作用下，阀头向上运动，在弹簧以及钻柱自身的重力作用下，冲击接收表面对钻头上的冲击接收表面进行撞击，对钻头产生冲击功。通过节流流体控制装置可以测量和控制流体的压力和速率，从而决定了自动阀装置的循环周期，快速反复的冲击会使钻头相对钻柱做断续的周期性转动，同时在钻压以及冲击功的作用下，大大提高了机械钻速和钻进效率。以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本技术的技术方案，并不用以限制本技术。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击旋转钻具，其特征在于，包括壳体、节流流体控制装置、自动阀装置、可变压力和体积流体腔、旋转装置和芯轴；其中，壳体由上部接头、套筒、轴承接头螺接密封而成，上部接头通过螺纹连接装置连接到外部的非旋转的连续油管钻具上，钻头密封安装在壳体上，壳体的下端为壳体冲击接收表面，冲击接收表面与钻头冲击接收表面配合作用；节流流体控制装置具有内部通道；自动阀装置包括阀支撑装置、阀、阀转换弹簧、缷阀弹簧，阀支撑装置具有流体通道，阀包括阀头、阀杆、阀冲程校准装置；芯轴具有流体通道、扩大的上端部、杆，上端部与套筒的内孔密封配合，杆与轴承接头的内径紧密配合，芯轴下部螺纹连接钻头；旋转装置包括具有螺旋槽的凸轮、凸轮从动件、棘爪件，凸轮从动件固定到芯轴的杆上，棘爪件的棘爪面和轴承接头的棘爪面配合。

【技术特征摘要】
1.一种冲击旋转钻具，其特征在于，包括壳体、节流流体控制装置、自动阀装置、可变压力和体积流体腔、旋转装置和芯轴；其中，壳体由上部接头、套筒、轴承接头螺接密封而成，上部接头通过螺纹连接装置连接到外部的非旋转的连续油管钻具上，钻头密封安装在壳体上，壳体的下端为壳体冲击接收表面，冲击接收表面与钻头冲击接收表面配合作用；节流流体控制装置具有内部通道；自动阀装置包括阀支撑装置、阀、阀转换弹簧、缷阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道英，王庆阳，牛青，
申请(专利权)人：张道英，
类型：新型
国别省市：北京,11