一种扭转冲击螺杆钻具制造技术

本发明专利技术为一种扭转冲击螺杆钻具，包括螺杆钻具本体，螺杆钻具本体包括用于控制钻井液流向的旁通阀总成，所述旁通阀总成的下方设置马达总成，所述马达总成通过万向轴总成连接传动轴总成，所述马达总成用于将钻井液的液压动力转换为驱动所述传动轴总成绕中心轴旋转的机械能，所述传动轴总成的底部用于连接钻头；所述传动轴总成的下部套设有轴向固定的扭转冲击总成，所述扭转冲击总成用于将钻井液的流体能量转换为对所述传动轴总成的扭转冲击力。该工具解决现有技术中存在的钻头粘滑、破岩效率低或造斜能力差等问题，该扭转冲击螺杆钻具将螺杆钻具和扭转冲击器结合在一起，兼容性良好，有效提高钻具机械钻速和钻进能力。

【技术实现步骤摘要】
一种扭转冲击螺杆钻具
本专利技术涉及石油开发领域中的井下钻井工具，尤其涉及一种扭转冲击螺杆钻具。
技术介绍
随着钻井工程的快速发展，螺杆钻具也有了长足的发展，螺杆钻具是在钻井工程中应用最为广泛的一种井下动力工具。为了提高螺杆钻具的钻进能力和机械转速，国内外一些学者通过对马达进行改进以增大螺杆钻具的扭矩，如串联马达、加长马达等。虽然提高了钻速，但是钻头磨损加快。另外，在硬地层钻进时，施加在钻头上的转速和扭矩存在较大的波动，仍会出现粘滑现象。粘滑作用大大降低了钻头破岩效率，增加了钻头的无规律冲击破坏，加速钻头失效。为了解决在深井硬质地层中采用PDC钻头钻进时容易出现的粘滑情况，国内外一些学者研制了扭力冲击器。该类工具是通过给PDC钻头提供高频低幅的扭转冲击来调节PDC钻头的运动状态，提高PDC钻头的稳定性，从而抑制PDC钻头的扭转振动。目前，该类工具在钻井现场已经得到了较为广泛的应用，也取得了较好的提速效果。但是，该类工具目前也存在一定的问题，如：该类工具如果和螺杆钻具配合使用时，尤其是和弯螺杆配合使用时，会影响弯螺杆的造斜能力。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种扭转冲击螺杆钻具，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种扭转冲击螺杆钻具，解决现有技术中存在的钻头粘滑、破岩效率低或造斜能力差等问题，该扭转冲击螺杆钻具将螺杆钻具和扭转冲击器结合在一起，兼容性良好，有效提高钻具机械钻速和钻进能力。本专利技术的目的是这样实现的，一种扭转冲击螺杆钻具，包括螺杆钻具本体，所述螺杆钻具本体包括用于控制钻井液流向的旁通阀总成，所述旁通阀总成的下方设置马达总成，所述马达总成通过万向轴总成连接传动轴总成，所述马达总成用于将钻井液的液压动力转换为驱动所述传动轴总成绕中心轴旋转的机械能，所述传动轴总成的底部用于连接钻头；所述传动轴总成的下部套设有轴向固定的扭转冲击总成，所述扭转冲击总成用于将钻井液的流体能量转换为对所述传动轴总成的扭转冲击力。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述传动轴总成包括传动轴，所述传动轴上设置轴向贯通的传动轴中心孔，所述传动轴的侧壁上位于所述扭转冲击总成上方的位置径向贯通设置第一径向通孔，所述传动轴的侧壁上位于所述扭转冲击总成下方的位置径向贯通设置第二径向通孔，所述传动轴的侧壁上与所述扭转冲击总成相对的位置周向间隔设置多个长透槽，传动轴中心孔内位于长透槽的下方设置直径呈减小设置的第六台阶部，第六台阶部处的缩孔构成喷嘴结构；所述传动轴中心孔内的钻井液能经过第一径向通孔自上而下流向所述扭转冲击总成，所述传动轴中心孔内的钻井液能经过长透槽自内而外流向所述扭转冲击总成，流经所述扭转冲击总成的钻井液经过第二径向通孔返流回所述传动轴中心孔内。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述扭转冲击总成包括由内到外依次套设于所述传动轴上且轴向固定的换向结构、摆锤和冲击筒，所述冲击筒的下部密封套设于所述传动轴上，所述摆锤能在钻井液的作用下周向往复运动冲击所述冲击筒；所述换向结构的内壁抵靠套设于所述传动轴上，所述摆锤的内壁与所述换向结构的外壁转动抵靠，所述摆锤的外壁与所述冲击筒的内壁转动抵靠。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述传动轴的上部外侧套设传动轴壳体，所述传动轴壳体的下方连接扭冲外壳，所述传动轴的底端穿出所述扭冲外壳的底端用于连接钻头，所述冲击筒的外壁与所述扭冲外壳的内壁呈转动抵靠设置；所述冲击筒包括筒本体，所述筒本体的侧壁上设置2个顶部开口且径向对称设置的冲击筒扇形透槽；所述筒本体的内壁上设置2个径向对称的冲击筒内槽道，2个所述冲击筒内槽道与2个冲击筒扇形透槽呈十字交叉设置，各所述冲击筒内槽道的顶部开口且其底端与冲击筒扇形透槽的槽底呈平齐设置；所述筒本体的外壁上位于各冲击筒内槽道的周向两侧分别设置冲击筒外槽道，各所述冲击筒外槽道的顶部开口且其底端高于冲击筒扇形透槽的槽底设置，各所述冲击筒外槽道内设置径向贯通的外槽道透槽；所述传动轴上位于第一径向通孔的下方密封套设端盖，所述端盖的底面与所述筒本体的顶面轴向顶抵，所述端盖的外壁与所述扭冲外壳的内壁呈转动抵靠设置，所述端盖上设置能与所述冲击筒外槽道连通的端盖过流透槽。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述换向结构包括筒状的换向本体，所述换向本体的外壁上设有两个沿轴向贯通、且径向对称设置的第一换向外凸柱，所述换向本体的外壁上还设有两个沿轴向贯通、且径向对称设置的第二换向外凸柱，2个第一换向外凸柱与2个第二换向外凸柱呈十字交叉设置；2个第一换向外凸柱上均设置有径向贯通的换向透槽，2个第二换向外凸柱上设置自下而上设置的定位槽道，所述定位槽道的顶部呈封闭设置；所述摆锤包括筒状的锤本体，所述锤本体的外壁设有两个沿轴向贯通、且径向对称设置的摆锤扇形外凸柱，所述锤本体的侧壁上位于各所述摆锤扇形外凸柱的周向两侧分别设置第一摆锤侧壁透槽和第二摆锤侧壁透槽，各所述摆锤扇形外凸柱能摆动地设置在对应的所述冲击筒扇形透槽内，所述冲击筒扇形透槽的圆心角大于所述摆锤扇形外凸柱的圆心角；所述锤本体的内壁设有两个沿轴向贯通、且径向对称设置的摆锤扇形内凸柱，两个所述摆锤扇形内凸柱与两个所述摆锤扇形外凸柱呈十字交叉设置，所述锤本体的侧壁上位于各所述摆锤扇形内凸柱的周向两侧分别设置第三摆锤侧壁透槽和第四摆锤侧壁透槽，两个所述摆锤扇形内凸柱能分别摆动套设于两个定位槽道内，定位槽道的圆心角大于摆锤扇形内凸柱的圆心角；各所述摆锤扇形内凸柱的顶面能轴向顶抵于各所述定位槽道的顶面。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述筒本体的内壁上位于所述冲击筒扇形透槽的槽底处设置直径呈减小设置的第一台阶部，所述锤本体的底面顶抵于所述第一台阶部上；所述第一台阶部的下方轴向间隔设置直径呈减小设置的第二台阶部，所述筒本体位于所述第二台阶部下方的内壁抵靠套设于所述传动轴上；所述第二径向通孔与所述第二台阶部上方的冲击筒的内腔连通。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述传动轴壳体的内壁顶部与所述传动轴之间设置上扶正轴承，所述上扶正轴承的下方轴向顶抵设置推力轴承组，所述传动轴上位于所述推力轴承组的下方设置下锁母，下锁母的顶面与推力轴承组的内圈底面轴向顶抵，所述下锁母的外侧套设隔套，扭冲外壳的顶端套设于所述传动轴壳体内，隔套的顶面与推力轴承组的外圈底面轴向顶抵，隔套的底面与扭冲外壳的顶面轴向顶抵；扭冲外壳的内壁底部与所述传动轴之间设置下扶正轴承。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述旁通阀总成与所述马达总成之间串接有防掉总成，所述防掉总成用于防止事故时马达总成、万向轴总成、传动轴总成掉落井中。由上所述，本专利技术提供的一种扭转冲击螺杆钻具具有如下有益效果：本专利技术提供的扭转冲击螺杆钻具中，将螺杆钻具本体和扭转冲击总成结合在一起，在钻井液的作用下扭转冲击总成对传动轴总成产生扭转冲击，可以很好的消除PDC钻头钻进时可能出现的振动和卡滑现象，使PDC钻头更有效地剪切破碎地层，明显提高钻头寿命和切削效率，大大增加机械钻速和钻井导向性；扭转冲击总成设置在螺杆钻具本体内部，不仅两者的兼容性良好，而且不影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扭转冲击螺杆钻具，其特征在于，包括螺杆钻具本体，所述螺杆钻具本体包括用于控制钻井液流向的旁通阀总成，所述旁通阀总成的下方设置马达总成，所述马达总成通过万向轴总成连接传动轴总成，所述马达总成用于将钻井液的液压动力转换为驱动所述传动轴总成绕中心轴旋转的机械能，所述传动轴总成的底部用于连接钻头；所述传动轴总成的下部套设有轴向固定的扭转冲击总成，所述扭转冲击总成用于将钻井液的流体能量转换为对所述传动轴总成的扭转冲击力。/n

【技术特征摘要】
1.一种扭转冲击螺杆钻具，其特征在于，包括螺杆钻具本体，所述螺杆钻具本体包括用于控制钻井液流向的旁通阀总成，所述旁通阀总成的下方设置马达总成，所述马达总成通过万向轴总成连接传动轴总成，所述马达总成用于将钻井液的液压动力转换为驱动所述传动轴总成绕中心轴旋转的机械能，所述传动轴总成的底部用于连接钻头；所述传动轴总成的下部套设有轴向固定的扭转冲击总成，所述扭转冲击总成用于将钻井液的流体能量转换为对所述传动轴总成的扭转冲击力。


2.如权利要求1所述的扭转冲击螺杆钻具，其特征在于，所述传动轴总成包括传动轴，所述传动轴上设置轴向贯通的传动轴中心孔，所述传动轴的侧壁上位于所述扭转冲击总成上方的位置径向贯通设置第一径向通孔，所述传动轴的侧壁上位于所述扭转冲击总成下方的位置径向贯通设置第二径向通孔，所述传动轴的侧壁上与所述扭转冲击总成相对的位置周向间隔设置多个长透槽，传动轴中心孔内位于长透槽的下方设置直径呈减小设置的第六台阶部，第六台阶部处的缩孔构成喷嘴结构；所述传动轴中心孔内的钻井液能经过第一径向通孔自上而下流向所述扭转冲击总成，所述传动轴中心孔内的钻井液能经过长透槽自内而外流向所述扭转冲击总成，流经所述扭转冲击总成的钻井液经过第二径向通孔返流回所述传动轴中心孔内。


3.如权利要求2所述的扭转冲击螺杆钻具，其特征在于，所述扭转冲击总成包括由内到外依次套设于所述传动轴上且轴向固定的换向结构、摆锤和冲击筒，所述冲击筒的下部密封套设于所述传动轴上，所述摆锤能在钻井液的作用下周向往复运动冲击所述冲击筒；所述换向结构的内壁抵靠套设于所述传动轴上，所述摆锤的内壁与所述换向结构的外壁转动抵靠，所述摆锤的外壁与所述冲击筒的内壁转动抵靠。


4.如权利要求3所述的扭转冲击螺杆钻具，其特征在于，所述传动轴的上部外侧套设传动轴壳体，所述传动轴壳体的下方连接扭冲外壳，所述传动轴的底端穿出所述扭冲外壳的底端用于连接钻头，所述冲击筒的外壁与所述扭冲外壳的内壁呈转动抵靠设置；所述冲击筒包括筒本体，所述筒本体的侧壁上设置2个顶部开口且径向对称设置的冲击筒扇形透槽；所述筒本体的内壁上设置2个径向对称的冲击筒内槽道，2个所述冲击筒内槽道与2个冲击筒扇形透槽呈十字交叉设置，各所述冲击筒内槽道的顶部开口且其底端与冲击筒扇形透槽的槽底呈平齐设置；所述筒本体的外壁上位于各冲击筒内槽道的周向两侧分别设置冲击筒外槽道，各所述冲击筒外槽道的顶部开口且其底端高于冲击筒扇形透槽的槽底设置，各所述冲击筒外槽道内设置径向贯通的外槽道透槽；所述传动轴上位于第一径向通孔的下方密封套设端盖，所述端盖的底面与所述筒本体的顶面轴向顶抵，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：查春青，柳贡慧，李军，
申请(专利权)人：北京工业大学，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11