一种轴冲带动扭转的钻井提速工具制造技术

一种轴冲带动扭转的钻井提速工具，由上接头、轴冲总成、外体和钻头接头组成。本工具在钻井液的驱动下，产生巨大的轴向冲击功的同时，通过滚轮总成的作用，钻头接头可同步产生周向扭转，且轴冲带动周向扭转，都是直接作用在钻头上，形成的强大冲击载荷更容易切入地层，使岩石形成体积破碎或形成裂缝，从而增加岩石破碎的效率，在提高机械钻速、缩短建井周期上产生巨大经济效益。另本工具设置有多道防掉机构可有效保证井下安全。本提速工具应用广泛，使用寿命長，对钻井提速减少建井周期，提高经济效益将发挥极大的作用。效益将发挥极大的作用。效益将发挥极大的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种轴冲带动扭转的钻井提速工具


[0001]本专利技术专利涉及石油钻采行业的钻井配套设备
，尤其是一种轴冲带动扭转的钻井提速工具。

技术介绍

[0002]随着石油开采地层深度的增加，开采的地层变得越来越复杂，开采难度增大，尤其对深井、超深井、水平井的开采。在深度地层岩石的可粘性较低，钻进过程单位进尺对钻头损坏增大，进尺速度缓慢，钻井成本高的问题突出，因此提高钻井效率，降低钻井成本是目前国内外石油钻采行业亟需解决的关键问题。
[0003]目前提高钻井速度的钻井提速工具主要以各种冲击器为主，以钻井液为动力源，可以有效提高PDC钻头的单位进尺时间，大幅提高钻井效率，缩短建井周期，有效降低成本，提高经济效益。但目前国内外有关单位研发的液动冲击器基本都采用扭转周向冲击，有的是扭向直接冲击在外体，再将冲击扭矩传递至钻头，这就是大量扭矩消耗在外体和钻杆上，传递至钻头的扭矩非常有限，所以提速效果极不明显。还有一种扭向冲击通过内筒结构直接作用在钻头上，但由于所有的扭冲结构钻井提速工具其产生的冲击功都很有限，要想增大扭向冲击功是非常困难的，也已无可能了，且这种结构仍有掉井隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有的技术问题，而提出的一种可随意任选增大轴向冲击力的提速工具。本专利技术能在钻杆驱动下旋转钻井的同时产生轴向冲击，且又能使钻头产生一定量的周向扭转，使钻头沿着轴向、扭向的轨迹同步切入地层，解决冲击力过小等问题的钻井提速工具，具有重要现实意义。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种轴冲带动扭转的钻井提速工具，包括上接头、外体、轴冲总成、钻头接头，外体上部与上接头固定连接；轴冲总成包括轴冲内筒、轴冲底座、轴冲锤和锤体驱动组件，轴冲总成位于外体内，外体下部内壁向内凸起形成第一台阶，轴冲内筒位于第一台阶和上接头之间，且上接头与第一台阶之间留有供轴冲内筒轴向移动的第一轴向间隙，轴冲底座、轴冲锤和锤体驱动组件均设于轴冲内筒内，锤体驱动组件驱动轴冲锤上下窜动，轴冲内筒上部内壁向内凸起形成用于轴冲锤上行限位的第二台阶，轴冲内筒下部固定连接有用于轴冲锤下行限位的轴冲底座，且轴冲底座和第二台阶之间留有供轴冲锤上下窜动的冲击腔，轴冲底座下端面与钻头接头上端面相贴实现轴冲锤下行冲击的传递；轴冲内筒底部通过键轴组件与钻头接头固定相连且同步转动，将轴冲锤对轴冲内筒的上行冲击传递至钻头接头；外体下部设有与钻头接头转动连接的滚轮总成，滚轮总成包括滚轮、滚轮轴、定位套，钻头接头中部外壁沿周向均布有若干滚轮螺旋槽，滚轮螺旋槽内滑动配合有滚轮，滚轮上连有滚轮轴，外体下端开有用于定位滚轮轴的定位孔，定位孔内设有定位套，定位套内径
与滚轮轴外径相吻合形成供滚轮轴转动的定位腔，钻头接头在受轴向冲击上下窜动时，滚轮与滚轮螺旋槽滑动配合产生斜坡推压带动钻头接头相对外体周向扭转；外体下端面内凹形成钩状凹槽，钻头接头上设有钩连于钩状凹槽内的钩头组件，且钩状凹槽内预留有供钩头组件在其内轴向和周向运动的第二间隙，实现外体下端与钻头接头的扭矩传递。
[0006]键轴组件包括八角螺套和横销轴，八角螺套上部通过外螺纹与轴冲内筒的内螺纹螺接固定，且八角螺套的内八角与钻头接头上部的外八角键插入配合，键连接处开有径向贯穿钻头接头和八角螺套的轴向定位腔，轴向定位腔与钻头接头内孔相通，轴向定位腔内设横销轴实现钻头接头与八角螺套的同步轴向移动。
[0007]钻头接头内孔还套设有横销轴安装后用于封闭轴向定位腔的限位螺套，轴向定位腔一端通过轴冲内筒内壁封闭，另一端通过限位螺套封闭。
[0008]八角螺套下部外凸卡合于轴冲内筒下端面和第一台阶之间，八角螺套下端面与第一台阶之间设有滚珠圈且八角螺套下端面与第一台阶之间留有第一下轴向间隙。
[0009]外体上部内壁内凹形成第三台阶，上接头与外体上部螺接固定，且上接头下端面位于第三台阶上方，上接头下端面与轴冲内筒上端面之间留有第一上轴向间隙。
[0010]钩头组件包括第一钩块和挡块，钻头接头与下体下端面相贴面为第一平面，第一平面上凸形成第一钩块，第一钩块一侧与钩状凹槽的钩部相配合，另一侧与挡块相贴，第二间隙包括第二轴向间隙和周向间隙，钩状凹槽上、下钩面的间距大于第一钩块上、下钩面的间距形成第二轴向间隙，第一平面紧贴第一钩块开有垂向贯穿钻头接头的挡块安装凹嵌槽，挡块嵌合式固定于挡块安装凹嵌槽内，且钩形凹槽与第一钩部的宽度差大于挡块的宽度形成周向间隙。
[0011]第一钩块的最大宽度小于钩状凹槽的最小宽度，且钩头组件的最大宽度大于钩状凹槽的最小宽度，实现钻头接头与外体下端的钩状连接与防掉。
[0012]定位套外侧封堵有用于防掉的滚轮封盖，滚轮螺旋槽与滚轮总成一一对应。
[0013]轴冲底座中心开有与钻头接头内孔相通的底座内孔，锤体驱动组件连通钻头接头内孔和上接头内孔并通过经变径喷嘴增压的钻井液驱动轴冲锤上下窜动。
[0014]轴冲内筒与外体相贴面设有用于封闭轴冲内筒外圈流道的密封圈，密封圈位于轴冲内筒上部。
[0015]本专利技术的有益效果是：工具结构简单，运动部件少，能耐钻井液冲蚀，与PDC钻头连接后，也不影响其它钻具的组合使用性能。经多方现场钻井试验，在大幅提升机械钻速和延长使用寿命上效果更为明显。
[0016]本专利技术的轴冲带动扭转冲击提速工具，所产生的轴向冲击力特别巨大，且轴冲带动周向扭转都是直接作用在钻头上，没有任何额外消耗。这形成的强大冲击载荷更容易切入地层，使岩石形成体积破碎或形成裂缝，从而增加岩石破碎的效率，在提高机械钻速、缩短建井周期上产生巨大经济效益。
[0017]本专利技术的轴冲带动扭转冲击提速工具，工作中更具有强大的振动效应，不仅能显著改善井底附近岩石的受力状况，提高破岩效率，还能改善钻头受力，延长钻头使用寿命。而且轴冲产生强烈的振荡，对减少工具与井壁摩阻也起到很大作用。
[0018]本专利技术的轴冲带动扭转冲击的钻井提速工具，无电器元件，可打捞，这就提高了系
统的可靠性和安全性，即使本工具失效也可照样钻井作业，只是钻效降低而已。
[0019]本专利技术的钻井提速工具，可与井下动力钻具配合使用，也可根据地层特性和钻头性能，通过改变变径喷嘴孔径和调整轴冲锤的外径、长度和行程，达到最佳优选的结构方案。
附图说明
[0020]图1为本专利技术轴冲带动扭转冲击钻井工具的结构示意图；图2为本专利技术轴冲带动扭转冲击钻井工具的轴冲锤和锤体驱动组件剖视图；图3为图2中的A
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A截面图；图4为图2中的B
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B截面图；图5为本专利技术轴冲带动扭转冲击钻井工具的滚轮总成结构图；图6为本专利技术轴冲带动扭转冲击钻井工具的钩头组件在钩状凹槽内进行轴冲和周向扭转状态图；图7为本专利技术轴冲带动扭转冲击钻井工具的换向管部分结构示意图；图8为本专利技术轴冲带动扭转冲击钻井工具的键轴组件截面图。
[0021]其中上述附图包括以下附图标记：1、上接头2、密封圈3、中间管4、换向管5、轴冲锤6、轴冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴冲带动扭转的钻井提速工具，包括上接头、外体、轴冲总成、钻头接头，其特征在于： 外体上部与上接头固定连接； 轴冲总成包括轴冲内筒、轴冲底座、轴冲锤和锤体驱动组件，轴冲总成位于外体内，外体下部内壁向内凸起形成第一台阶，轴冲内筒位于第一台阶和上接头之间，且上接头与第一台阶之间留有供轴冲内筒轴向移动的第一轴向间隙，轴冲底座、轴冲锤和锤体驱动组件均设于轴冲内筒内，锤体驱动组件驱动轴冲锤上下窜动，轴冲内筒上部内壁向内凸起形成用于轴冲锤上行限位的第二台阶，轴冲内筒下部固定连接有用于轴冲锤下行限位的轴冲底座，且轴冲底座和第二台阶之间留有供轴冲锤上下窜动的冲击腔，轴冲底座下端面与钻头接头上端面相贴实现轴冲锤下行冲击的传递；轴冲内筒底部通过键轴组件与钻头接头固定相连且同步转动，将轴冲锤对轴冲内筒的上行冲击传递至钻头接头；外体下部设有与钻头接头转动连接的滚轮总成，滚轮总成包括滚轮、滚轮轴、定位套，钻头接头中部外壁沿周向均布有若干滚轮螺旋槽，滚轮螺旋槽内滑动配合有滚轮，滚轮上连有滚轮轴，外体下端开有用于定位滚轮轴的定位孔，定位孔内设有定位套，定位套内径与滚轮轴外径相吻合形成供滚轮轴转动的定位腔，钻头接头在受轴向冲击上下窜动时，滚轮与滚轮螺旋槽滑动配合产生斜坡推压带动钻头接头相对外体周向扭转；外体下端面内凹形成钩状凹槽，钻头接头上设有钩连于钩状凹槽内的钩头组件，且钩状凹槽内预留有供钩头组件在其内轴向和周向运动的第二间隙，实现外体下端与钻头接头的扭矩传递。2.根据权利要求1所述的一种轴冲带动扭转的钻井提速工具，其特征在于：键轴组件包括八角螺套和横销轴，八角螺套上部通过外螺纹与轴冲内筒的内螺纹螺接固定，且八角螺套的内八角与钻头接头上部的外八角键插入配合，键连接处开有径向贯穿钻头接头和八角螺套的轴向定位腔，轴向定位腔与钻头接头内孔相通，轴向定位腔内设横销轴实现钻头接头与八角螺套的同步轴向移动。3.根据权利要求2所述的一种轴冲带动扭转的钻井提速工具，其特征在于：钻头接头内孔还套设有横销轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：周拯，
申请(专利权)人：周拯，
类型：发明
国别省市：