一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具制造技术

本实用新型专利技术涉及石油钻井技术领域，具体为一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具，包括上钻铤，上钻铤的内部设有沿上钻铤长度方向分布的偏心主轴，偏心主轴的顶部转动连接有导流扶正帽，偏心主轴的中段外部固定套设有多级涡轮，偏心主轴的外周壁均匀开设有多块配重腔。本实用新型专利技术在泥浆冲击下使得多级涡轮产生旋转，进而使偏心主轴产生圆周偏心冲击力，该冲击力通过第一轴承和第二轴承间接传递给上钻铤和下钻铤，下钻铤再将冲击力传递给钻头，使其产生高频径向冲击力，有助于提升钻井的破岩效率。有助于提升钻井的破岩效率。有助于提升钻井的破岩效率。

【技术实现步骤摘要】
一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具


[0001]本技术涉及石油钻井
，具体为一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具。

技术介绍

[0002]现如今，随着油田不断开发，钻井难度、钻井深度也在不断增加，尤其是，当遇到一些硬地层时，钻头容易出现粘滑振动现象，极易造成钻头切削齿损伤并随之失效，直接影响钻井速度。通过不断的实验研究发现钻头在钻进过程中由于地层原因扭矩无法平稳输出，由此产生粘滑问题。因此解决钻头在钻进过程中的扭矩传递问题成为提速的关键。经过多年的研究和应用证明，提高钻头破岩效率、提高钻井速度最有效的办法是给钻头配加各种冲击器，而且冲击频率越高，冲击力越大对破岩效果越好。
[0003]目前，根据国内外公开的资料显示，阀式扭力冲击器是一种高频振动冲击工具，位于钻头上部， 随钻具一起入井。在钻进过程中，当高能钻井液流经该工具时，工具内部独特的流道结构将钻井液的流体能量转换成高频的(750～1500次/分)、周期性的机械冲击力(约2kN)，并直接传递给钻头。这就使钻头不需要等待积蓄足够的破岩能量就可以直接切削地层。该工具能够解决钻井地质条件复杂，地层软硬交错，PDC钻头失效快，寿命短，机械钻速低等问题，可以实现消除钻头难钻地层粘滑问题，稳定钻进过程，提高钻头破岩的破岩能量传递效率与机械钻速，延长钻头的使用寿命，降低钻井成本，缩短钻井周期。但是，现有的扭力冲击器普遍采用换向阀式结构，引导钻井液在冲击锤两侧高低压转换，来实现冲击锤对钻具的反复冲击，从而传递到钻头，形成对地层的冲击。目前的这种换向阀式扭力冲击器，因需要换向阀和冲击锤之间高频反复高低压转换，结合这种结构的局限性，造成了换向阀和冲击锤及其配合换向机构冲蚀磨损严重，极大地制约着扭力冲击器的使用寿命， 通常远低于配合钻头的使用寿命，造成工具原因提前起钻，从使用影响提速提效效果。叶轮式扭力冲击器是一种利用流道设计降低高低压频繁转换对扭力冲击器内部结构的冲蚀，能够提高扭力冲击器使用寿命的钻井用叶轮驱扭力冲击器。但是以上两种扭力冲击器均为利用泥浆高低压差来促使冲击锤动作的工具，因此冲击锤在液体中有着液阻，而且在冲击和启动过程中有着能量损耗，其实际产生的冲击频率最高为1500
‑
2000次/ min，冲击力为1500
‑
2500N。因此若我们能设计一种超高频（3000次/min以上），超高冲击力（4000N以上），不含高低压腔，冲击锤运动液阻超小的石油钻井用涡轮高频冲击器具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具，用于带动钻头高频振动，避免压差卡钻现象，提高钻井的破岩效率。
[0005]本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具，包括上钻铤，所述上钻铤的内部设有沿上钻铤长度方向分布的偏心主轴，所述偏心主轴的顶部转动连接有导流扶正帽，偏心主轴的中段外部固定套设有多级涡轮，偏心主轴的外周壁均匀开设有多块配重腔，所述上钻铤的底
端固定插入有下钻铤，所述下钻铤呈三段式结构，其上下两段均呈圆柱状，其中段呈圆台状，且下钻铤顶部与偏心主轴的底部转动配合，下钻铤的上段直径小于上钻铤的内径，下钻铤的上段底部均匀开设有用于排出泥浆的排料孔。
[0007]优选的，所述偏心主轴的顶部外侧固定套设有第一轴承，所述第一轴承的外圈与导流扶正帽的内周壁固定连接。
[0008]优选的，所述偏心主轴的顶部外侧固定套设有第一密封部，所述第一密封部的外圈与导流扶正帽的内周壁紧密贴合。
[0009]优选的，所述偏心主轴的底部外侧固定套设有第二轴承，所述第二轴承的外圈与下钻铤的上段内周壁固定连接。
[0010]优选的，所述偏心主轴的底部外侧固定套设有第二密封部，所述第二密封部的外圈与下钻铤的上段内周壁紧密贴合。
[0011]与现有技术相比，本技术提供了一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具，具备以下有益效果：
[0012]1.本技术在泥浆冲击下使得多级涡轮产生旋转，进而使偏心主轴产生圆周偏心冲击力，该冲击力通过第一轴承和第二轴承间接传递给上钻铤和下钻铤，下钻铤再将冲击力传递给钻头，使其产生高频径向冲击力，有助于提升钻井的破岩效率；
[0013]2.本技术在偏心主轴的一侧均匀开设有多块配重腔，通过改变配重腔内的填充物质可以调整偏心主轴的重心，进而调整偏心主轴的冲击力，使本品适用于不同类型的地质层。
附图说明
[0014]图1为本技术结构示意图；
[0015]图2为本技术偏心主轴结构示意图；
[0016]图3为本技术下钻铤结构示意图。
[0017]图中：1、上钻铤；2、偏心主轴；3、导流扶正帽；4、第一轴承；5、第一密封部；6、多级涡轮；7、配重腔；8、下钻铤；9、第二轴承；10、第二密封部；11、排料孔。
具体实施方式
[0018]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0019]实施例：请参阅图1，一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具，包括上钻铤1，上钻铤1的内部设有沿上钻铤1长度方向分布的偏心主轴2，偏心主轴2的顶部转动连接有导流扶正帽3，导流扶正帽3呈两段式结构，其上段为圆锥状，其下段为圆柱状，且导流扶正帽3的直径小于上钻铤1的内径，偏心主轴2的中段外部固定套设有多级涡轮6，多级涡轮6是由若干块涡轮构成，在本实施例中，多级涡轮6共为四级，当泥浆从上至下运动时，由于多级涡轮6的作用，泥浆会带动偏心主轴2产生转动，且根据试验证明，一级涡轮6即可带动偏心主轴2产生50HZ/S的振动频率，则四级涡轮6可带动偏心主轴2产生200HZ/S的冲击频率。偏心主轴2的
顶部外侧固定套设有第一轴承4，第一轴承4的外圈与导流扶正帽3的内周壁固定连接，即导流扶正帽3通过第一轴承4与偏心主轴2转动配合；偏心主轴2的顶部外侧固定套设有第一密封部5，第一密封部5的外圈与导流扶正帽3的内周壁紧密贴合，第一密封部5的作用是避免泥浆进入到导流扶正帽3内部。
[0020]请参阅图1和图2，偏心主轴2的外周壁均匀开设有多块配重腔7，配重腔7沿偏心主轴2的一侧开设，当配重腔内不填充任何物质，或者填充轻质物质时，偏心主轴2的重心偏离程度越大，则产生的冲击力也越大，此时为冲击状态，适用于中软地层，加速钻头切削；当配重腔完全配平时，偏心主轴2重心居中，根据陀螺稳定原理，工具将变为自稳定状态，适用于硬地层，改善钻头切削工况，使钻头平稳有效的切削，提高钻速。
[0021]请参阅图1和图3，上钻铤1的底端固定插入有下钻铤8，下钻铤8呈三段式结构，其上下两段均呈圆柱状，其中段呈圆台状，下钻铤8的下段位于上钻铤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具，包括上钻铤(1)，其特征在于：所述上钻铤(1)的内部设有沿上钻铤(1)长度方向分布的偏心主轴(2)，所述偏心主轴(2)的顶部转动连接有导流扶正帽(3)，偏心主轴(2)的中段外部固定套设有多级涡轮(6)，偏心主轴(2)的外周壁均匀开设有多块配重腔(7)，所述上钻铤(1)的底端固定插入有下钻铤(8)，所述下钻铤(8)呈三段式结构，其上下两段均呈圆柱状，其中段呈圆台状，且下钻铤(8)顶部与偏心主轴(2)的底部转动配合，下钻铤(8)的上段直径小于上钻铤(1)的内径，下钻铤(8)的上段底部均匀开设有用于排出泥浆的排料孔(11)。2.根据权利要求1所述的一种石油钻井用涡轮高频冲击钻具，其特征在于：所述偏心主轴(2)的顶部外侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛小军，邹权，
申请(专利权)人：奥意尔天津科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：