【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油天然气开采工程机械，涉及一种带有冲击结构的螺杆钻具及其操作方法。
技术介绍
1、在油气勘探开发中，钻井是必不可少的基本环节。现有技术中，存在钻头使用寿命低的问题，以及高研磨地层、硬岩定向钻进困难问题。四川、新疆、大庆等地区存在深井、超深井，快钻问题，建井周期长，钻井成本高，钻井事故时有发生。
2、旋冲钻进技术是当前解决高研磨地层硬岩钻进难题最有效的技术方法之一，其与普通回转钻进技术相比能够提高钻进效率30％以上。针对四川、新疆、大庆等地区深井、超深井优快钻井需求，研制一种冲击螺杆钻具，为钻头提供额外的低能量高频冲击，辅助钻头破岩，提高破岩效率，大幅提高深层钻井机械钻速，缩短钻井周期，降低钻井成本，具有较好的市场应用前景。
3、对于新的技术，在进入现场试验/应用之前进行室内/台架试验是一个关键步骤。冲击螺杆钻具作为先进的前沿技术，需要验证的指标和技术参数很多，包括冲击结构灵活性的测试、冲击力大小的测试、钻头轴方位改变的实现、旋转及扭矩的动力传递实现、在扭矩负载或钻压负载工况下的指向稳定性等，这些指标均需通过检测获得第一手资料，以利于验证系统的原理、功能和性能指标，并为设计提升和工艺改进提供依据。另一方面，由于冲击螺杆钻具工作时完全处于井下，其工作状态无法直接检测，因而进行台架试验是一种重要手段。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种带有冲击结构的螺杆钻具及其操作方法，对钻头产生轴向敲击力，使井底钻具产生良性
2、一种带有冲击结构的螺杆钻具由旁通阀、马达、万向轴总成、冲击传动轴总成组成。动力总成为钻头提供转速和输出扭矩，冲击传动轴中的冲击机构对钻头产生敲击力，工具敲击力与所加钻压相关。使井底钻具产生良性振动，克服摩阻，旋转同时产生冲击破岩，提高钻速。由传统螺杆钻具作为动力，配备弯壳体，可以通过排量调节转速，可用于定向钻井。冲击螺杆钻具使用寿命大于150小时，耐温能力小于175度，机械钻速提高35％-100％以上。提高钻头使用寿命，可以替代水力振荡器+螺杆钻具，对mwd及其他测量工具没有影响。
3、冲击螺杆马达能够为钻头提供额外动力，提高钻头使用寿命以该工具为核心的旋冲钻井技术是当前解决高研磨地层、硬岩钻进难题最为有效的技术方法之一。
4、为了达到上述技术目的，本专利技术的实施例是这样实现的：
5、一方面，本专利技术的实施例提供了一种带有冲击结构的螺杆钻具，包括旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和冲击传动轴总成，所述旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和冲击传动轴总成依次连接。
6、进一步，所述的旁通阀总成为实现钻井液内外沟通的部件，所述的旁通阀总成用于地面泥浆泵停泵时，钻柱中的钻井液通过旁通阀侧孔泄流到环空，防止了钻井液污染钻台，当泥浆泵开泵时，旁通阀侧孔关闭，钻井液直接进入马达总成，保证了马达总成的正常工作。
7、进一步，所述马达总成包括防掉总成、定子、转子，所述转子下端连接轴体总成。
8、进一步，所述万向轴总成包括轴体总成、万向轴弯壳体，所述万向轴总成用于转子产生的行星旋转运动转换为同心运动，所述轴体总成下端连接水帽，水帽连接传动轴，形成了同心旋转运动。
9、进一步，所述冲击传动轴总成包括水帽、传动轴、上tc短节、上tc动圈、减阻垫组件、高承载推力轴承组、锁紧机构、传动轴壳体、下tc轴承动圈、下短接、挡圈、冲击底板、下壳体堵头、钻头接头堵头、钻头接头、密封、定位柱、活塞锤、导流体、配流壳体、配流盘、分流盘、喷嘴，冲击结构零件包括分流盘、配流盘、配流壳体、导流体、活塞锤、冲击底板，通过传动轴旋转实现流道的变换，使活塞锤形成上腔和下腔高低压的变换，从而使活塞锤实现往复冲击运动。
10、另一方面，本专利技术的实施例提供了一种带有冲击结构的螺杆钻具的操作方法，包括以下步骤：
11、钻井液经过旁通阀总成进入马达总成，钻井液驱动马达总成中的转子在定子中做行星运动，转子下端连接万向轴总成，万向轴总成将转子行星旋转运动转化为同心旋转运动，万向轴总成下端螺纹连接冲击传动轴总成中的传动轴做同心旋转运动，传动轴的旋转运动通过冲击传动轴总成中的冲击机构，形成高低压腔的压力变化，推动活塞锤敲击钻头接头，形成轴向冲击动作。
12、进一步，所述传动轴每旋转一周，活塞锤往复冲击两次。
13、本专利技术实施例的有益效果是：
14、本专利技术的一种带有冲击结构的螺杆钻具能够提高钻井机械钻速，是由于在一定频率轴向冲击力作用下，钻头切削齿不易形成泥包和由于泥包引起的粘滑，同时保证地层切削力均匀，这样可以提高钻井机械钻速。目前，经过统计冲击螺杆钻具能够提高钻井机械钻速达到30％以上。本专利技术的技术方案能够在定向造斜中使用，提高定向造斜的机械钻速；能够在复合钻井中使用，提高复合钻井的机械钻速，适合推广应用。
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1.一种带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，包括旁通阀总成(1)、马达总成(2)、万向轴总成(3)和冲击传动轴总成(4)，所述旁通阀总成(1)、马达总成(2)、万向轴总成(3)和冲击传动轴总成(4)依次连接。
2.根据权利要求1所述的带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，所述的旁通阀总成(1)为实现钻井液内外沟通的部件，所述的旁通阀总成(1)用于地面泥浆泵停泵时，钻柱中的钻井液通过旁通阀侧孔泄流到环空，防止了钻井液污染钻台，当泥浆泵开泵时，旁通阀侧孔关闭，钻井液直接进入马达总成(2)，保证了马达总成(2)的正常工作。
3.根据权利要求1所述的带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，所述马达总成(2)包括防掉总成(21)、定子(22)、转子(23)，所述转子(23)下端连接轴体总成(31)。
4.根据权利要求1所述的带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，所述万向轴总成(3)包括轴体总成(31)、万向轴弯壳体(32)，所述万向轴总成(3)用于转子(23)产生的行星旋转运动转换为同心运动，所述轴体总成(31)下端连接水帽(41)，水帽(41)连接传动轴(42
5.根据权利要求1所述的带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，所述冲击传动轴总成包括水帽(41)、传动轴(42)、上TC短节(43)、上TC动圈(44)、减阻垫组件(45)、高承载推力轴承组(46)、锁紧机构(47)、传动轴壳体(48)、下TC轴承动圈(49)、下短接(410)、挡圈(411)、冲击底板(412)、下壳体堵头(413)、钻头接头堵头(414)、钻头接头(415)、密封(416)、定位柱(417)、活塞锤(418)、导流体(419)、配流壳体(420)、配流盘(421)、分流盘(422)、喷嘴(423)，冲击结构零件包括分流盘(422)、配流盘(421)、配流壳体(420)、导流体(419)、活塞锤(418)、冲击底板(412)，通过传动轴(42)旋转实现流道的变换，使活塞锤(418)形成上腔(438)和下腔(439)高低压的变换，从而使活塞锤(418)实现往复冲击运动。
6.一种权利要求1至5任一项所述的带有冲击结构的螺杆钻具的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的带有冲击结构的螺杆钻具的操作方法，其特征在于，所述传动轴(42)每旋转一周，活塞锤(418)往复冲击两次。
...【技术特征摘要】
1.一种带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，包括旁通阀总成(1)、马达总成(2)、万向轴总成(3)和冲击传动轴总成(4)，所述旁通阀总成(1)、马达总成(2)、万向轴总成(3)和冲击传动轴总成(4)依次连接。
2.根据权利要求1所述的带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，所述的旁通阀总成(1)为实现钻井液内外沟通的部件，所述的旁通阀总成(1)用于地面泥浆泵停泵时，钻柱中的钻井液通过旁通阀侧孔泄流到环空，防止了钻井液污染钻台，当泥浆泵开泵时，旁通阀侧孔关闭，钻井液直接进入马达总成(2)，保证了马达总成(2)的正常工作。
3.根据权利要求1所述的带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，所述马达总成(2)包括防掉总成(21)、定子(22)、转子(23)，所述转子(23)下端连接轴体总成(31)。
4.根据权利要求1所述的带有冲击结构的螺杆钻具，其特征在于，所述万向轴总成(3)包括轴体总成(31)、万向轴弯壳体(32)，所述万向轴总成(3)用于转子(23)产生的行星旋转运动转换为同心运动，所述轴体总成(31)下端连接水帽(41)，水帽(41)连接传动轴(42)，形成了同心旋转运动。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国田，于兴胜，李显义，张洪霖，刘欣欣，李博，米凯夫，王兴燕，王瑞霄，陈晓军，刘凤，罗西超，李兴杰，张立刚，李如学，闫国兴，周智勇，乌崧然，王波，李少楠，魏东亚，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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