本發(fā)明涉及一種鉆井輔助破巖工具，屬石油、天然氣鉆井輔助工具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著全球?qū)κ唾Y源的需求增大，易開發(fā)的地層石油儲量以及開采量都不能滿足石油的需求量，石油開采必須向更深的地層、更硬等復(fù)雜地層進行。然而，鉆頭在硬地層以及軟硬交錯的地層進行破巖時，時常發(fā)生卡鉆和劇烈的扭轉(zhuǎn)振動?？ㄣ@和劇烈的扭轉(zhuǎn)振動不僅導(dǎo)致破巖效率和鉆進速度的降低，而且對鉆具組合和鉆頭是一種極大的傷害。針對上述問題，有必要研制一種鉆井輔助破巖工具。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強，適用性好；工作時可將鉆井液的流體能量轉(zhuǎn)化為高頻振動沖擊能量，并將沖擊能量傳遞給鉆頭，從而提高鉆頭破巖效率的鉆井輔助破巖工具。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種鉆井輔助破巖工具，包括殼體、上接頭、下接頭、通流盤和沖擊座，其特征在于：殼體的一端螺紋安裝有上接頭，殼體的另一端螺紋安裝有下接頭, 殼體內(nèi)下端通過沖擊座裝有驅(qū)動器，驅(qū)動器上方的殼體設(shè)置有通流盤，通流盤上通過螺桿襯套裝有螺桿轉(zhuǎn)子，螺桿轉(zhuǎn)子與通流盤滑動連接，通流盤與驅(qū)動器接觸連接。

所述的殼體由上殼體和下殼體構(gòu)成，上殼體和下殼體之間螺紋連接。

所述的下接頭上設(shè)置有階梯孔，以對沖擊座進行軸向限位。

所述的沖擊座為六邊形的棱柱體，沖擊座的中間部位設(shè)置有蝴蝶結(jié)形的裝配孔，與沖擊座對應(yīng)的殼體內(nèi)壁形狀與沖擊座輪廓形狀對應(yīng)。

所述裝配孔的中間部位設(shè)置有隔板，隔板下方裝配孔兩側(cè)的沖擊座上對稱設(shè)置有沖擊座流道。

所述的沖擊座對應(yīng)的殼體上對稱設(shè)置有殼體流道, 沖擊座流道與殼體流道連通。

所述的驅(qū)動器呈圓盤狀，驅(qū)動器的下端面中間部位設(shè)置有與裝配孔形狀對應(yīng)的插接件，驅(qū)動器的上端面中間部位設(shè)置有裝配桿，裝配桿一側(cè)的驅(qū)動器端面上設(shè)置有截面呈扇形的驅(qū)動器分割塊。沖擊座與驅(qū)動器之間通過裝配孔和插接件的配合活動連接。

所述的裝配孔與插接件之間設(shè)置有撞擊間隙。

所述的通流盤圓周上設(shè)置有外螺紋，與通流盤對應(yīng)的殼體內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)螺紋，通流盤與殼體之間螺紋連接。

所述的通流盤下端面中間部位設(shè)置有裝配盲孔，通流盤和驅(qū)動器之間通過裝配桿和裝配盲孔的配合接觸連接；裝配盲孔一側(cè)的通流盤上設(shè)置有截面呈扇形的通流盤分割塊。

所述的通流盤分割塊兩側(cè)的通流盤上對稱設(shè)置有過流孔。

本發(fā)明的有益效果在于：

該鉆井輔助破巖工具工作時，鉆井液驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)子在螺桿襯套內(nèi)往復(fù)運動，從而在螺桿襯套末端腔體內(nèi)形成兩個不相通的截面積不斷變化的流道，同時把鉆井液分為具有液壓差的兩股鉆井液。具有液壓差的兩股鉆井液分別從通流盤上對應(yīng)的過流孔進入由驅(qū)動器、通流盤和殼體構(gòu)成的兩個不相通的腔體內(nèi)，并經(jīng)殼體流道和沖擊座流道繼續(xù)下行作用至鉆頭上，在驅(qū)動器、通流盤和殼體構(gòu)成的腔體內(nèi)，兩個腔體內(nèi)的鉆井液的液壓差從負值到正值的交替往復(fù)變化，帶動驅(qū)動器往復(fù)轉(zhuǎn)動，由于裝配與插接件之間設(shè)置有撞擊間隙。驅(qū)動器往復(fù)轉(zhuǎn)動的過程中插接件對沖擊座形成周向的、高頻的往復(fù)沖擊，由此產(chǎn)生的機械沖擊能量經(jīng)沖擊座、殼體傳遞到鉆頭，從而實現(xiàn)輔助破巖。該鉆井輔助破巖工具結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強，適用性好；有效提高了鉆頭的破巖效率和鉆進速度，特別適用于石油鉆井使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的沖擊座的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的沖擊座的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的驅(qū)動器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的通流盤的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中的A—A向的截面示意圖；

圖7為圖1中的B—B向的截面示意圖；

圖8為本發(fā)明的螺桿轉(zhuǎn)子的動作示意圖；

圖9為圖1中的C—C向的截面示意圖。

圖中：1、殼體，2、上接頭，3、下接頭，4、通流盤，5、沖擊座，6、驅(qū)動器，7、裝配孔，8、隔板，9、沖擊座流道，10、殼體流道，11、插接件，12、裝配桿，13、驅(qū)動器分割塊，14、裝配盲孔，15、通流盤分割塊，16、過流孔，17、腔室，18、螺桿襯套，19、螺桿轉(zhuǎn)子。

具體實施方式

該鉆井輔助破巖工具包括殼體1、上接頭2、下接頭3、通流盤4和沖擊座5。殼體1的一端螺紋安裝有上接頭2，殼體1的另一端螺紋安裝有下接頭3。殼體1由上殼體和下殼體構(gòu)成，上殼體和下殼體之間螺紋連接，以便于安裝維護。

殼體1內(nèi)下端通過沖擊座5裝有驅(qū)動器6。沖擊座5為六邊形的棱柱體，沖擊座5的中間部位設(shè)置有蝴蝶結(jié)形的裝配孔7，與沖擊座5對應(yīng)的殼體1內(nèi)壁形狀與沖擊座5輪廓形狀對應(yīng)，從而將沖擊座5固定；裝配孔7的中間部位設(shè)置有隔板8，隔板8下方裝配孔7兩側(cè)的沖擊座5上對稱設(shè)置有沖擊座流道9；與沖擊座5對應(yīng)的殼體1上對稱設(shè)置有殼體流道10, 沖擊座流道9與殼體流道10連通。

驅(qū)動器6呈圓盤狀，驅(qū)動器6的下端面中間部位設(shè)置有與裝配孔7形狀對應(yīng)的插接件11，驅(qū)動器6的上端面中間部位設(shè)置有裝配桿12，裝配桿12一側(cè)的驅(qū)動器6端面上設(shè)置有截面呈扇形的驅(qū)動器分割塊13。驅(qū)動器6與沖擊座5之間通過插接件11與裝配孔7的配合活動連接；裝配孔7與插接件11之間設(shè)置有撞擊間隙。

驅(qū)動器6上方的殼體1內(nèi)設(shè)置有通流盤4，通流盤4圓周上設(shè)置有外螺紋，與通流盤4對應(yīng)的殼體1內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)螺紋，通流盤4與殼體4之間通過外螺紋和內(nèi)螺紋的配合螺紋連接。通流盤4的下端面中間部位設(shè)置有裝配盲孔14，裝配盲孔14一側(cè)的通流盤4上設(shè)置有截面呈扇形的通流盤分割塊15；通流盤分割塊15兩側(cè)的通流盤4上對稱設(shè)置有過流孔16。通流盤4和驅(qū)動器6之間通過裝配桿12和裝配盲孔14的配合接觸連接；通流盤分割塊15與裝配桿12緊密接觸連接，通流盤分割塊15與驅(qū)動器分割塊13之間呈對稱設(shè)置，由此將驅(qū)動器6與通流盤4之間的殼體1內(nèi)腔分割成兩個相對獨立的腔室17。兩個相對獨立的腔室17分別與與殼體流道10連通。

通流盤4上端面的殼體1內(nèi)通過螺桿襯套18裝有螺桿轉(zhuǎn)子19，螺桿轉(zhuǎn)子19呈曲桿狀，螺桿襯套18內(nèi)壁形狀與螺桿轉(zhuǎn)子19對應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)子19與通流盤4之間為滑動連接。

該鉆井輔助破巖工具的下接頭3上設(shè)置有階梯孔，以對沖擊座5進行軸向限位。上接頭2的壁厚大于殼體1的壁厚，由此在連接處形成臺階，形成的臺階在通流盤4的配合下對螺桿襯套18進行軸向定位，螺桿襯套18與殼體1之間通過平鍵進行周向定位（參見附圖1—6）。

該鉆井輔助破巖工具工作時，上接頭2用于連接鉆桿，下接頭3用于連接鉆頭，工作過程中，鉆井液驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)子19在螺桿襯套18內(nèi)做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，從而對過流孔16形成逐步的交替遮掩，這一過程致使其中一個過流孔16的過流面積逐步變小，而另一過流孔16過流面積逐步變大，由此使鉆進液形成了兩股具有壓力差的鉆井液，隨著螺桿轉(zhuǎn)子19的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，就形成了液壓差從負值到正值的交替往復(fù)變化（參見附圖7—8）。兩股具有壓力差的鉆井液通過過流孔16進入至腔室17內(nèi)后，對驅(qū)動器6上的驅(qū)動器分割塊13的兩側(cè)面形成了壓力差，從而推動了驅(qū)動器6作往復(fù)運動。這一過程中，由于驅(qū)動器6與沖擊座5之間通過插接件11與裝配孔7的配合活動連接；且裝配孔7與插接件11之間設(shè)置有撞擊間隙。因此在驅(qū)動器6往復(fù)運動的過程中，通過插接件11可對裝配孔7不斷進行周向的、高頻的往復(fù)沖擊（參見附圖9），由此產(chǎn)生的機械沖擊能量經(jīng)沖擊座5、殼體1傳遞到鉆頭，從而實現(xiàn)輔助破巖，并能防止卡鉆等現(xiàn)象的發(fā)生。

完成推動了驅(qū)動器6作往復(fù)運動的鉆進液，經(jīng)殼體流道10和沖擊座流道9繼續(xù)下行作用至鉆頭上。該鉆井輔助破巖工具結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強，適用性好；有效提高了鉆頭的破巖效率和鉆進速度，特別適用于石油鉆井使用。