The invention provides a torsional vibration tool based on impeller and spring, which is composed of an upper joint, a power assembly, a transmission shaft, a lower joint and a impact assembly; the upper joint is connected with a drill pipe, the lower part is connected with a power assembly, and the power assembly produces a high-speed rotational motion under the impact of drilling fluid, thereby driving transmission in turn. The fixed cavity of the moving shaft and hammer body rotates, and the fixed cavity of the hammer body drives the impact hammer to rotate. The impact hammer rotates and collides with the lower joint, resulting in the Impact Torsional vibration. In the invention, the impact hammer is symmetrically arranged on the axes of the fixed cavity of the hammer body, and its rotation can provide two torsional vibration impacts at one time. The impact hammer periodically collides with the lower joint under the action of the spring force. The rotation and impact produced by the tool are transmitted to the bit through the lower joint, which provides power for the bit and causes high-frequency unidirectional circumferential vibration of the bit, thus effectively avoiding sticking and slipping and improving drilling efficiency.
【技术实现步骤摘要】
基于叶轮与弹簧的扭转振动工具
本专利技术涉及一种用于石油天然气页岩气钻井、矿山开采、地质钻井等领域中的基于叶轮与弹簧的扭转振动工具。
技术介绍
近年来,随着国家对石油天然气需求日益增加,同时对于页岩气的开采也是当今热点,也是一个挑战。因为在钻井过程中,常会因为司钻技术、经验问题以至于送钻不及时或送钻过快,或是因为井壁摩阻问题,造成施加给钻头的钻压不稳定,影响破岩效率,甚至有可能因为钻压突然增大而损坏钻头、崩裂钻头的切削齿等,影响钻进速度。另一方面PDC钻头在钻硬或研磨性地层时,通常没有足够的扭矩来破碎岩石,从而产生卡钻的现象,井下钻杆扭力释放导致钻头失效。油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高,应用常规牙轮钻头钻进,单只钻头进尺少,需要多次起下钻且机械钻速较低;应用螺杆进行复合钻进时,由于深井中温度较高,螺杆寿命低、使用效果不理想;同时在钻探深井超深井中常出现粘滑振动现象,粘滑振动易造成钻具失效,导致机械钻速降低。此外,采用气体钻井技术钻进可较大程度提高机械钻速,但在地层出水的情况下易引起井下复杂情况发生,且气体钻井配套设备多,成本相对较大。针对以上问题,国内外已尝试了多种工具,取得了一定的提速效果,其中高频扭转冲击类工具占提速工具的主导地位。现场实验和理论研究均表明,该类工具可以给钻头附加高频扭转冲击力,辅助钻头破岩,降低钻柱的粘滑现象,提高机械钻速,降低钻进成本,实现更大的经济效益,同时也更好地保证钻井的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的是:为了解决钻井过程中的钻头卡钻和钻柱的粘滑导致钻具失效和机械钻速较低的问题,特提供一种基于叶轮与弹簧的扭转振动工具,以 ...
【技术保护点】
1.基于叶轮与弹簧的扭转振动工具,其特征在于:所述的基于叶轮与弹簧的扭转振动工具由上接头(1)、动力总成、传动轴(13)、下接头(14)和冲击总成组成;所述上接头(1)上部与钻杆连接;所述动力总成包括叶轮壳体(2)、锁母(3)、叶轮(4)、叶轮轴(5)、密封圈a(6)、轴承端盖(7)、锁紧螺钉a(8)、串轴承(9)、导流套筒(10)、密封圈b(11)和垫圈a(12);所述叶轮壳体(2)上部通过螺纹与上接头(1)连接;叶轮(4)通过花键连接的方式安装在叶轮轴(5)上,并利用锁母(3)轴向固定,叶轮轴(5)通过螺纹与传动轴(13)连接,叶轮轴(5)和轴承端盖(7)接触处由密封圈a(6)进行密封,串轴承(9)安装在叶轮轴(5)的下部,并固定在导流套筒(10)内,轴承端盖(7)通过螺纹连接安装在导流套筒(10)的端面,导流套筒(10)和叶轮轴(5)设有密封圈b(11),在导流套筒(10)的端面为对称十字辐条形流道;在导流套筒(10)圆周方向均布开有3个螺纹盲孔,在叶轮壳体(2)安装导流套筒(10)处圆周方向面开有3个均匀分布的螺纹孔,利用锁紧螺钉(8)将导流套筒(10)固定在叶轮壳体(2)上, ...
【技术特征摘要】
1.基于叶轮与弹簧的扭转振动工具,其特征在于:所述的基于叶轮与弹簧的扭转振动工具由上接头(1)、动力总成、传动轴(13)、下接头(14)和冲击总成组成;所述上接头(1)上部与钻杆连接;所述动力总成包括叶轮壳体(2)、锁母(3)、叶轮(4)、叶轮轴(5)、密封圈a(6)、轴承端盖(7)、锁紧螺钉a(8)、串轴承(9)、导流套筒(10)、密封圈b(11)和垫圈a(12);所述叶轮壳体(2)上部通过螺纹与上接头(1)连接;叶轮(4)通过花键连接的方式安装在叶轮轴(5)上,并利用锁母(3)轴向固定,叶轮轴(5)通过螺纹与传动轴(13)连接,叶轮轴(5)和轴承端盖(7)接触处由密封圈a(6)进行密封,串轴承(9)安装在叶轮轴(5)的下部,并固定在导流套筒(10)内,轴承端盖(7)通过螺纹连接安装在导流套筒(10)的端面,导流套筒(10)和叶轮轴(5)设有密封圈b(11),在导流套筒(10)的端面为对称十字辐条形流道;在导流套筒(10)圆周方向均布开有3个螺纹盲孔,在叶轮壳体(2)安装导流套筒(10)处圆周方向面开有3个均匀分布的螺纹孔,利用锁紧螺钉(8)将导流套筒(10)固定在叶轮壳体(2)上,导流套筒(10)和传动轴(13)之间安放有垫圈a(12);所述冲击总成包括锤体固定腔(1...
【专利技术属性】
技术研发人员:田家林,周仪,杨琳,何虹志,熊洁,黎根银,周思奇,魏来,王彦之,
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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