一种复合冲击钻井工具制造技术

本实用新型专利技术提供一种复合冲击钻井工具，包括冲击腔体及轴向冲锤，所述轴向冲锤安装于所述冲击腔体内，并将冲击腔体分隔成正向冲腔及反向冲腔，还包括设于正向冲腔一端的缓冲套，所述缓冲套与轴向冲锤之间设有在轴向冲锤反向冲程时用于减弱轴向冲锤反向冲击功的阻尼间隙，所述轴向冲锤两端的内侧壁上设有回流通道，当所述轴向冲锤进入阻尼间隙时，所述正向冲腔通过阻尼间隙与所述轴向冲锤对应一端的回流通道连通。本实用新型专利技术具有反向冲击功小、使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种复合冲击钻井工具
本技术涉及能源勘探领域，尤其涉及一种复合冲击钻井工具。
技术介绍
随着石油勘探开发的发展，深井、水平井等复杂井所占的比例逐渐增加，钻井提速面临着新的挑战。现有的钻井方式主要通过钻头旋转对岩石剪切、冲击来实现破岩。钻头通常包括牙轮钻头及PDC钻头。其中，牙轮钻头在钻遇硬质地层时易产生憋跳钻现象，进而需低转速、低钻压钻进，其严重制约了机械钻速；PDC钻头主要以切削、剪切和挤压方式破碎地层，钻遇硬质地层时由于切入深度较浅，破岩效率降低，当钻压增大时会加剧“粘滑”现象，钻具使用寿命低。为有效增加PDC钻头的切入深度，同时抑制钻头的粘滑振动。现有的方式是采用复合冲击钻井工具，该工具由轴向冲击单元和扭转冲击单元两部分组成，轴向冲击单元中轴向冲锤完成正向冲程后将冲击能量传递给PDC钻头，以增加切入深度。但现有的复合冲击钻井工具在轴向冲锤进入反向冲程时，产生的冲击功易造成钻具底部的纵向振动，从而导致机械钻井效率低，工具使用寿命低等问题的发生。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种反向冲击功小、使用寿命长的复合冲击钻井工具。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种复合冲击钻井工具，包括冲击腔体及轴向冲锤，所述轴向冲锤安装于所述冲击腔体内，并将冲击腔体分隔成正向冲腔及反向冲腔，还包括设于正向冲腔一端的缓冲套，所述缓冲套与轴向冲锤之间设有在轴向冲锤反向冲程时用于减弱轴向冲锤反向冲击功的阻尼间隙，所述轴向冲锤两端的内侧壁上设有回流通道，当所述轴向冲锤进入阻尼间隙时，所述正向冲腔通过阻尼间隙与所述轴向冲锤对应一端的回流通道连通。作为上述技术方案的进一步改进：与所述正向冲腔连通的回流通道上设有轴向配合孔，所述缓冲套上设有凸起配合部，所述轴向配合孔在轴向冲锤反向冲程时进入所述凸起配合部的上方，所述阻尼间隙为所述凸起配合部与轴向配合孔之间的间隙。所述轴向配合孔为环形配合孔，所述凸起配合部为环形配合部；所述环形配合孔的轴向长度大于或等于所述环形配合部的轴向长度。所述缓冲套靠近凸起配合部一端的内侧壁上设有用于提供轴向冲锤正向冲程启动所需高压流体的液压腔，所述液压腔通过连通孔与所述正向冲腔连通。所述轴向冲锤与冲击腔体配合的内外侧壁上设有多个环形均压槽，多个所述环形均压槽沿所述轴向冲锤的轴向布置；位于所述轴向冲锤内侧壁的环形均压槽设于所述轴向冲锤两端的回流通道之间。所述轴向冲锤的两端端面均设有多个用于保证轴向冲锤快速换向的导流槽，多个所述导流槽沿所述轴向冲锤的周向均布。还包括扭转冲击组件，所述扭转冲击组件包括从内到外依次套设的防砂支撑套、启动换向锤及扭转冲击锤，所述启动换向锤与扭转冲击锤之间设有高压通道及低压通道，当启动换向锤相对于扭转冲击锤顺时针扭转到极限位置时，所述高压通道与正向冲腔连通，所述低压通道与反向冲腔连通；当启动换向锤相对于扭转冲击锤逆时针扭转到极限位置时，所述高压通道与反向冲腔连通，所述低压通道与正向冲腔连通。所述扭转冲击组件与缓冲套之间设有法兰型堵头及推力轴承，所述法兰型堵头的一端与所述防砂支撑套螺纹连接，所述法兰型堵头的另一端套设于所述缓冲套内，所述推力轴承通过法兰型堵头抵紧于所述启动换向锤及扭转冲击锤的一端。所述启动换向锤与防砂支撑套之间设有用于保证启动换向锤顺滑转动的滑动轴承。还包括相互连接的外壳及上接头，所述冲击腔体由所述外壳、扭转冲击锤及缓冲套围合而成，所述上接头上设有用于安装缓冲套的安装槽。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术在缓冲套与轴向冲锤之间设有阻尼间隙，且轴向冲锤两端的内侧壁上设有回流通道，当轴向冲锤进入阻尼间隙时，正向冲腔通过阻尼间隙与轴向冲锤对应一端的回流通道连通。其使得在轴向冲锤反向冲击靠近缓冲套时正向冲腔的钻井液只能从阻尼间隙排出，其大大减小了轴向冲锤反向冲击时的出流节流面积，起到了液压阻尼的作用，使得轴向冲锤的反向冲击功降低、轴向冲锤对缓冲套的刚性冲击减弱，避免了钻具底部纵向振动的现象，其机械钻井效率高、工具使用寿命长。本技术进一步在轴向冲锤的底端设有轴向配合孔，缓冲套上设有凸起配合部，轴向配合孔在反向冲程时进入凸起配合部的上方，阻尼间隙为凸起配合部与轴向配合孔之间的间隙。其在降低轴向冲锤反向冲击功的同时，且结构简单紧凑、操作方便。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本技术进行更详细的描述。其中：图1是本技术复合冲击钻井工具的结构示意图。图2是本技术缓冲套的立体结构示意图。图3是本技术轴向冲锤的立体结构示意图。图中各标号表示：1、冲击腔体；11、正向冲腔；12、反向冲腔；2、轴向冲锤；21、轴向配合孔；22、环形均压槽；23、导流槽；24、回流通道；3、缓冲套；31、凸起配合部；32、液压腔；33、连通孔；4、阻尼间隙；5、扭转冲击组件；51、防砂支撑套；52、启动换向锤；53、扭转冲击锤；6、法兰型堵头；7、推力轴承；8、滑动轴承；9、外壳；10、上接头。具体实施方式下将结合说明书附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明，但并不因此而限制本技术的保护范围。如图1所示，本实施例的复合冲击钻井工具，包括冲击腔体1、轴向冲锤2及缓冲套3。其中，轴向冲锤2安装于冲击腔体1内，轴向冲锤2将冲击腔体1分隔成正向冲腔11及反向冲腔12，正向冲腔11提供轴向冲锤2正向冲击力，反向冲腔12提供轴向冲锤2反向冲击力；缓冲套3设于正向冲腔11远离冲击腔体1的一端。本实施例中，缓冲套3与轴向冲锤2之间设有阻尼间隙4，轴向冲锤2两端的内侧壁上设有回流通道24，当轴向冲锤2进入阻尼间隙时，正向冲腔11通过阻尼间隙4与轴向冲锤2对应一端的回流通道24连通。使得在轴向冲锤2反向冲击靠近缓冲套3时正向冲腔11的钻井液只能从阻尼间隙4排出，大大减小了轴向冲锤2反向冲击时的出流节流面积，起到了液压阻尼的作用。阻尼间隙4的设置降低了轴向冲锤2的反向冲击功，减弱了轴向冲锤2对缓冲套3的刚性冲击，避免了钻具底部纵向振动的现象，其机械钻井效率高、工具使用寿命长。如图2、图3所示，与正向冲腔11连通的回流通道24上设有轴向配合孔21，缓冲套3上设有凸起配合部31。轴向配合孔21在轴向冲锤2反向冲程时进入凸起配合部31的上方，阻尼间隙4为凸起配合部31与轴向配合孔21之间的间隙。轴向配合孔21与凸起配合部31的组合形式在降低轴向冲锤2反向冲击功的同时，使得结构简单紧凑、操作方便。进一步的，本实施例的轴向配合孔21为环形配合孔，凸起配合部31为环形配合部。当阻尼间隙4开始形成到阻尼间隙4长度最大的整个过程中，正向冲腔11的钻井液只能从阻尼间隙4排出，起到反向冲程末段液压阻尼的作用。本实施例中，环形配合孔的轴向长度等于凸起配合部的轴向长度，使得轴向冲锤2可移动至最大反向冲击行程，与缓冲套3的端面抵接配合，其避免了轴向冲锤2反向冲击过大对工具寿命的影响。在其他实施例中，只要能够保证轴向冲锤2最大反向冲击行程即可，也可将环形配合孔的轴向长度设置为大于环形配合部的轴向长度。如图2所示，缓冲套3靠近凸起配合部31一端的内侧壁上设有液压腔32。在轴向冲锤2正向冲击时，高压钻井液进入液压腔32及正向冲腔11，此时液压腔32及正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合冲击钻井工具，包括冲击腔体及轴向冲锤，所述轴向冲锤安装于所述冲击腔体内，并将冲击腔体分隔成正向冲腔及反向冲腔，其特征在于，还包括设于正向冲腔一端的缓冲套，所述缓冲套与轴向冲锤之间设有在轴向冲锤反向冲程时用于减弱轴向冲锤反向冲击功的阻尼间隙，所述轴向冲锤两端的内侧壁上设有回流通道，当所述轴向冲锤进入阻尼间隙时，所述正向冲腔通过阻尼间隙与所述轴向冲锤对应一端的回流通道连通。

【技术特征摘要】
1.一种复合冲击钻井工具，包括冲击腔体及轴向冲锤，所述轴向冲锤安装于所述冲击腔体内，并将冲击腔体分隔成正向冲腔及反向冲腔，其特征在于，还包括设于正向冲腔一端的缓冲套，所述缓冲套与轴向冲锤之间设有在轴向冲锤反向冲程时用于减弱轴向冲锤反向冲击功的阻尼间隙，所述轴向冲锤两端的内侧壁上设有回流通道，当所述轴向冲锤进入阻尼间隙时，所述正向冲腔通过阻尼间隙与所述轴向冲锤对应一端的回流通道连通。2.根据权利要求1所述的复合冲击钻井工具，其特征在于，与所述正向冲腔连通的回流通道上设有轴向配合孔，所述缓冲套上设有凸起配合部，所述轴向配合孔在轴向冲锤反向冲程时进入所述凸起配合部的上方，所述阻尼间隙为所述凸起配合部与轴向配合孔之间的间隙。3.根据权利要求2所述的复合冲击钻井工具，其特征在于，所述轴向配合孔为环形配合孔，所述凸起配合部为环形配合部；所述环形配合孔的轴向长度大于或等于所述环形配合部的轴向长度。4.根据权利要求1至3任意一项所述的复合冲击钻井工具，其特征在于，所述缓冲套靠近凸起配合部一端的内侧壁上设有用于提供轴向冲锤正向冲程启动所需高压流体的液压腔，所述液压腔通过连通孔与所述正向冲腔连通。5.根据权利要求1至3任意一项所述的复合冲击钻井工具，其特征在于，所述轴向冲锤与冲击腔体配合的内外侧壁上设有多个环形均压槽，多个所述环形均压槽沿所述轴向冲锤的轴向布置；位于所述轴向冲锤内侧壁的环形均压...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建军，崔晓杰，胡亮，赵晨熙，谷磊，尹慧博，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11