一種近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，包括，鉆鋌短接、分流器、扭轉(zhuǎn)沖擊器和沖擊傳動(dòng)短接；鉆鋌短接的下部與沖擊傳動(dòng)短接連接，鉆鋌短接與沖擊傳動(dòng)短接之間安裝有分流器和扭轉(zhuǎn)沖擊器；分流器下端口與扭轉(zhuǎn)沖擊器入口相通；扭轉(zhuǎn)沖擊器出口與傳動(dòng)短接相通。有益效果是：由于產(chǎn)生周期性穩(wěn)定的高頻低幅的扭轉(zhuǎn)沖擊，因此，沖擊扭矩能夠消除PDC鉆頭粘滑和間歇性卡鉆現(xiàn)象，而且本發(fā)明沒(méi)有電子部件，全液力機(jī)械結(jié)構(gòu)，尺寸較小，其沖擊過(guò)程不會(huì)對(duì)隨鉆電測(cè)儀器產(chǎn)生干擾。該工具保證了鉆進(jìn)過(guò)程中鉆柱內(nèi)扭矩的穩(wěn)定和平衡，降低了鉆柱扭轉(zhuǎn)震蕩，有利于MWD、LWD等隨鉆電測(cè)儀器的穩(wěn)定工作。本發(fā)明易損部件少，工作穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，有利于降低鉆井成本。
【專利說(shuō)明】一種近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油、天然氣鉆井工藝領(lǐng)域使用的輔助破巖工具，特別是涉及一種近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器。
【背景技術(shù)】
[0002]深部或超深部地層巖石硬度大，可鉆性級(jí)值高，機(jī)械鉆速慢、鉆井成本高。PDC鉆頭在鉆進(jìn)這些地層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生粘滑效應(yīng)、間歇性卡鉆現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)镻DC鉆頭在破巖時(shí)牙齒積聚一定量的扭轉(zhuǎn)能量，當(dāng)PDC鉆頭牙齒下巖石破碎后，鉆柱內(nèi)扭轉(zhuǎn)沖擊能量快速釋放。這種現(xiàn)象使鉆柱產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)震蕩，使PDC鉆頭的破巖過(guò)程變得極不穩(wěn)定，造成roc鉆頭破壞，降低鉆頭壽命。
[0003]為了解決PDC鉆頭的粘滑效應(yīng)、間歇性卡鉆等問(wèn)題，增加PDC鉆頭工作的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命，專利US6742609B2設(shè)計(jì)了一種鉆井液渦輪驅(qū)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)沖擊器，專利200910058083.9設(shè)計(jì)了一種鉆井液螺桿鉆具驅(qū)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具，但這兩種鉆井工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損部件多、且壓耗較大，使用壽命也受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種PDC鉆頭在中硬到硬地層或研磨性地層破巖時(shí)鉆頭不會(huì)產(chǎn)生粘滑效應(yīng)和間歇性卡鉆的近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，包括，鉆鋌短接、分流器、扭轉(zhuǎn)沖擊器和沖擊傳動(dòng)短接；所述鉆鋌短接的下部與沖擊傳動(dòng)短接連接，鉆鋌短接與沖擊傳動(dòng)短接之間安裝有分流器和扭轉(zhuǎn)沖擊器；所述分流器下端口與扭轉(zhuǎn)沖擊器入口相通；扭轉(zhuǎn)沖擊器出口與傳動(dòng)短接相通。
[0006]所述的扭轉(zhuǎn)沖擊器包括，上壓蓋、沖擊器外殼、密封環(huán)、液力沖擊室、節(jié)流噴嘴和泄壓支撐環(huán)；所述上壓蓋安裝在沖擊器外殼的上面，密封環(huán)封閉上壓蓋和沖擊器外殼，其內(nèi)部形成液力沖擊室；液力沖擊室安裝有液力錘、換向器、中心導(dǎo)流器和節(jié)流噴嘴；所述換向器位于中心導(dǎo)流器與液力錘之間，所述節(jié)流噴嘴安裝在中心導(dǎo)流器出口處；所述沖擊器外殼的內(nèi)壁形成有軸對(duì)稱沖擊槽、半圓槽和高壓孔；所述液力錘外表面形成有軸對(duì)稱的錘砧，內(nèi)表面有軸對(duì)稱的換向鍵，在錘砧和換向鍵兩側(cè)有錘砧孔和換向鍵孔；所述液力錘外表面的錘砧位于沖擊器外殼的沖擊槽內(nèi)，液力錘內(nèi)表面的換向鍵伸入到換向器的換向槽中；換向器外表面有軸對(duì)稱扇形部和換向槽，在扇形部上有軸對(duì)稱過(guò)渡孔，換向器下部有泄壓孔；中心導(dǎo)流器由螺旋孔及底座構(gòu)成，其底座連接在泄壓支撐環(huán)上，泄壓支撐環(huán)連接在沖擊傳動(dòng)短接上部。
[0007]所述高壓孔、換向槽、換向鍵孔和半圓槽依次相通構(gòu)成泄壓流道；所述半圓槽與扭轉(zhuǎn)沖擊器出口相通；所述螺旋孔、錘砧孔、沖擊槽依次相通構(gòu)成沖擊流道；沖擊槽經(jīng)錘砧孔與泄壓孔相通，泄壓孔與扭轉(zhuǎn)沖擊器出口相通。
[0008]所述的扭轉(zhuǎn)沖擊器、傳動(dòng)短接之間設(shè)置定位卡環(huán)。[0009]所述的外殼短接上端公扣通過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋與上部鉆鋌母扣端連接。
[0010]所述的傳動(dòng)短接下端通過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋與鉆頭公扣端相連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:由于能產(chǎn)生周期性的穩(wěn)定的高頻低幅的扭轉(zhuǎn)沖擊，因此，該沖擊扭矩能夠消除PDC鉆頭的粘滑現(xiàn)象和間歇性卡鉆現(xiàn)象，而且本發(fā)明沒(méi)有電子部件，完全液力機(jī)械結(jié)構(gòu)，尺寸較小，其沖擊過(guò)程不會(huì)對(duì)隨鉆電測(cè)儀器產(chǎn)生干擾。由于該工具的使用，保證了鉆進(jìn)過(guò)程中鉆柱內(nèi)扭矩的穩(wěn)定和平衡，降低了鉆柱扭轉(zhuǎn)震蕩，有利于MWD、LffD等隨鉆電測(cè)儀器的穩(wěn)定工作。本發(fā)明易損部件少，工作穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，有利于降低鉆井成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中的A-A截面圖；
圖3是圖1中的B-B截面圖；
圖4是圖1中的C-C截面圖；
圖5是圖1中的D-D截面圖。
[0013]1.鉆鋌短節(jié) 2.分流器3.螺紋壓盤(pán) 4.上蓋體 5.沖擊器外殼 6.液力錘 7.換向器8.節(jié)流噴嘴
9泄壓支撐環(huán)10.沖擊傳動(dòng)短接 11.卡環(huán) 12.中心導(dǎo)流器
13.密封環(huán)14.分流孔 15.高壓過(guò)流通道
16.泄流通道17.螺旋孔18.換向鍵孔19.換向鍵
20.半圓槽21.換向槽22.高壓孔23.扇形部
24.過(guò)渡孔25.錘砧26.錘砧孔27.沖擊槽
28.泄壓孔29.扭矩齒。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
如圖1所示，本發(fā)明近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，包括，鉆鋌短接1、分流器2、扭轉(zhuǎn)沖擊器、沖擊傳動(dòng)短接10，鉆鋌短接I上端公扣通過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋與上部鉆鋌母扣端連接，鉆鋌短接I的下端與卡環(huán)11、沖擊傳動(dòng)短接10間隙相連，鉆鋌短接I與沖擊傳動(dòng)短接10之間安裝分流器
2、扭轉(zhuǎn)沖擊器，鉆鋌短接I在外，分流器2、扭轉(zhuǎn)沖擊器在內(nèi)。
[0015]其中扭轉(zhuǎn)沖擊器是由螺紋壓盤(pán)3、上蓋體4、沖擊器外殼5、液力錘6、換向器7、節(jié)流噴嘴8、泄壓支撐環(huán)9和密封環(huán)13共同組成的多腔體結(jié)構(gòu)。
[0016]如圖2和圖3所示，分流器是一個(gè)V形漏斗形部件，分流器下端口與扭轉(zhuǎn)沖擊器的入口相通，連接方式為螺紋連接，在分流器上端分布有6個(gè)分流孔14 ;分流器將鉆井液流體分為內(nèi)外兩股，外邊的流體流向高壓流道15，通過(guò)高壓孔22、換向鍵孔19流入到換向器7中的換向槽21中，不間斷給換向器供液，內(nèi)部流體給中心導(dǎo)流器12供液。
[0017]扭轉(zhuǎn)沖擊器的沖擊器外殼5與沖擊傳動(dòng)短接10相通。沖擊傳動(dòng)短接10下端通過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋與鉆頭公扣端相連接。扭轉(zhuǎn)沖擊器、沖擊傳動(dòng)短接10之間設(shè)置定位卡環(huán)11，用于固定分流器、扭轉(zhuǎn)沖擊器和沖擊傳動(dòng)短接10在鉆鋌短接I中的位置。[0018]如圖3和圖4所示，扭轉(zhuǎn)沖擊器的上蓋體4在沖擊器外殼5的上面，二者連接后內(nèi)部形成液力沖擊室，液力沖擊室安裝有液力錘6、換向器7、中心導(dǎo)流器12、節(jié)流噴嘴8，換向器7套位于中心導(dǎo)流器12與液力錘6之間，節(jié)流噴嘴8安裝在中心導(dǎo)流器12出口處，液力錘6與沖擊器外殼5間隙安裝,在密封環(huán)13、換向器7和沖擊器外殼5間做周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)，換向器7在密封環(huán)13、中心導(dǎo)流器12間做周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)；液力錘6上、下軸安裝在沖擊器外殼5上。沖擊器外殼5內(nèi)壁有軸對(duì)稱沖擊槽27、半圓槽20和高壓孔22 ;液力錘6外表面有軸對(duì)稱的錘砧25，內(nèi)表面有軸對(duì)稱的換向鍵19，在錘砧25和換向鍵19兩側(cè)有錘砧孔26和換向鍵孔18 ;所述液力錘6外表面的錘站25位于沖擊器外殼5的沖擊槽27內(nèi)，液力錘6內(nèi)表面的換向鍵19伸入到換向器7的換向槽21中；換向器7外表面有軸對(duì)稱扇形部23和換向槽21，在扇形部23上有軸對(duì)稱過(guò)渡孔24，換向器7下部有泄壓孔28 ;中心導(dǎo)流器12由螺旋孔17及底座構(gòu)成，其底座連接在泄壓支撐環(huán)9上，泄壓支撐環(huán)9安裝在沖擊傳動(dòng)短接10上，螺紋連接；泄壓通道由高壓孔22、換向槽21、換向鍵孔18、半圓槽20依次相通構(gòu)成，半圓槽20與沖擊器下端的泄壓支撐環(huán)9出口相通；沖擊流道由中心導(dǎo)流器12的螺旋孔
17、錘砧孔26、沖擊槽27和泄流通道16依次相通構(gòu)成，沖擊槽27經(jīng)錘砧孔26與泄流通道16相通，泄流通道16與沖擊器下端的泄壓支撐環(huán)9出口相通。
[0019]如圖5所示，沖擊傳動(dòng)短接10上的扭力齒29與鉆鋌短接I上的扭力齒嚙合，傳動(dòng)上部扭矩，且所有流體在圖5中心孔匯聚并流向鉆頭。
[0020]本發(fā)明扭轉(zhuǎn)沖擊器工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)的鉆鋌驅(qū)動(dòng)鉆鋌短接I轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆鋌短接I的扭矩齒帶動(dòng)沖擊傳動(dòng)短接10的扭矩齒29，沖擊傳動(dòng)短接10與鉆頭連接并帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)；流體從鉆鋌短接I的進(jìn)液孔進(jìn)入到分流器2中，并在導(dǎo)流器2中分流，中心流體由沖擊器外殼5進(jìn)入中心分流器12，其余從分流器2的分流孔14流向分流器2和鉆鋌短接I形成的空間；由中心導(dǎo)流器到?jīng)_擊器出口部分，內(nèi)部流體可以分為兩部分:一部分流體由中心導(dǎo)流器12的節(jié)流噴嘴8中出來(lái)，直接到?jīng)_擊器出口 ；另一部分流體經(jīng)中心導(dǎo)流器12中的螺旋孔17流經(jīng)換向器7的扇形部23的過(guò)渡孔24進(jìn)入錘砧孔26，最終進(jìn)入到?jīng)_擊槽27中，并最終從沖擊槽27由錘砧孔26進(jìn)入到泄壓孔28，這部分流體與前兩部分流體在沖擊器出口匯合，所有流體進(jìn)入到?jīng)_擊傳動(dòng)短接10中，再經(jīng)過(guò)鉆頭噴嘴進(jìn)入環(huán)空空間；在沖擊流道中流體和換向流道流體的共同作用下，液力錘6、換向器7和沖擊器外殼協(xié)同實(shí)現(xiàn)了錘砧25在沖擊槽27中反復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)沖擊，并通過(guò)沖擊傳動(dòng)短接10傳遞給鉆頭。
[0021]值得指出的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述具體實(shí)例方式，只要本領(lǐng)域普通技術(shù)人員無(wú)需經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)，即可聯(lián)想到的實(shí)施方式均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，其特征在于:包括，鉆鋌短接(I)、分流器(2)、扭轉(zhuǎn)沖擊器和沖擊傳動(dòng)短接(10);所述鉆鋌短接(I)的下部與沖擊傳動(dòng)短接(10)連接，鉆鋌短接(I)與沖擊傳動(dòng)短接(10)之間安裝有分流器(2)和扭轉(zhuǎn)沖擊器；所述分流器(2)下端口與扭轉(zhuǎn)沖擊器入口相通；扭轉(zhuǎn)沖擊器出口與傳動(dòng)短接(10)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，其特征在于:所述的扭轉(zhuǎn)沖擊器包括，上壓蓋(4)、沖擊器外殼(5)、密封環(huán)(13)、液力沖擊室、節(jié)流噴嘴(8)和泄壓支撐環(huán)(9);所述上壓蓋(4)安裝在沖擊器外殼(5)的上面，密封環(huán)(13)封閉上壓蓋(4)和沖擊器外殼(5)，其內(nèi)部形成液力沖擊室；液力沖擊室安裝有液力錘(6)、換向器(7)、中心導(dǎo)流器(12)和節(jié)流噴嘴(8);所述換向器(7)位于中心導(dǎo)流器(12)與液力錘(6)之間，所述節(jié)流噴嘴(8)安裝在中心導(dǎo)流器(12)出口處；所述沖擊器外殼(5)的內(nèi)壁形成有軸對(duì)稱沖擊槽(27)、半圓槽(20)和高壓孔(22);所述液力錘(6)外表面形成有軸對(duì)稱的錘砧(25)，內(nèi)表面有軸對(duì)稱的換向鍵(19)，在錘砧(25)和換向鍵(19)兩側(cè)有錘砧孔(26)和換向鍵孔(18);所述液力錘(6)外表面的錘站(25)位于沖擊器外殼(5)的沖擊槽(27)內(nèi)，液力錘(6)內(nèi)表面的換向鍵(19)伸入到換向器(7)的換向槽(21)中；換向器(7)外表面有軸對(duì)稱扇形部(23)和換向槽(21)，在扇形部(23)上有軸對(duì)稱過(guò)渡孔(24)，換向器(7)下部有泄壓孔(28);中心導(dǎo)流器(12)由螺旋孔(17)及底座構(gòu)成，其底座連接在泄壓支撐環(huán)(9)上，泄壓支撐環(huán)(9)連接在沖擊傳動(dòng)短接(10)上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，其特征在于:所述高壓孔(22)、換向槽(21)、換向鍵孔(18)和半圓槽(20)依次相通構(gòu)成泄壓流道；所述半圓槽(20)與扭轉(zhuǎn)沖擊器出口相通；所述螺旋孔(17)、錘砧孔(26)、沖擊槽(27)依次相通構(gòu)成沖擊流道；沖擊槽(27)經(jīng)錘砧孔(26)與泄壓孔(28)相通，泄壓孔(28)與扭轉(zhuǎn)沖擊器出口相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，其特征在于:所述的扭轉(zhuǎn)沖擊器、傳動(dòng)短接(10)之間設(shè)置定位卡環(huán)(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，其特征在于:所述的外殼短接(I)上端公扣通過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋與上部鉆鋌母扣端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近鉆頭扭轉(zhuǎn)沖擊器，其特征在于:所述的傳動(dòng)短接(10)下端通過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋與鉆頭公扣端相連接。
【文檔編號(hào)】E21B7/24GK103628819SQ201310586179
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】陳世春, 李瑋, 叢長(zhǎng)江, 王樹(shù)超 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司