本發(fā)明涉及一種非常規(guī)致密巖層鉆井用的機械沖擊鉆具，尤其涉及石油天然氣行業(yè)非常規(guī)致密巖鉆井提速用的沖擊鉆具。

背景技術(shù)：

在鉆井工程中，非常規(guī)致密巖層質(zhì)地堅硬，強度高，耐磨耐鉆，導(dǎo)致非常規(guī)致密巖層鉆井效率低，鉆進非常困難。而隨著能源開發(fā)趨勢，鉆井深度一直在不斷增加。非常規(guī)致密巖層受到的圍壓很高，巖層堅硬，這就給鉆井作業(yè)帶來了巨大的障礙，嚴(yán)重限制了非常規(guī)致密巖地層能源的勘探和開發(fā)。非常規(guī)致密巖層雖然質(zhì)地堅硬，耐磨耐鉆，但是在交變的沖擊載荷下，硬地質(zhì)巖層極易破碎，利用該原理對硬地質(zhì)地層進行鉆井可以大大提高鉆井效率。

關(guān)于沖擊鉆具的應(yīng)用比較具有代表性的空氣鉆井中使用的空氣錘，然而空氣錘是以空氣或者氮氣作為工作介質(zhì)，盡在空氣鉆井的特殊作業(yè)條件下可以使用，不具備普遍性。目前國外也有使用液壓錘的鉆井工具，主要利用鉆井液的蓄能和能量釋放產(chǎn)生沖擊作用，對鉆井產(chǎn)生了積極的作用，然后鉆井液能量的連續(xù)變化也增加了循環(huán)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，對鉆井泵和井下動力鉆具的正常工作均有一定程度的干擾。

基于上述技術(shù)背景，本發(fā)明特提供一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具，提高非常規(guī)致密巖鉆井效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了解決非常規(guī)致密巖層鉆井效率低的問題，特提供一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具，是由動力殼體、動力轉(zhuǎn)子、推力軸承、連接筒、彈簧a、中心管、沖錘、蓋板、彈簧b、卡塊、螺釘、扶正筒、鎖套、彈簧c、防轉(zhuǎn)銷、防轉(zhuǎn)殼體、防掉端蓋和下接頭構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：動力殼體上端和上部鉆柱絲扣連接，下接頭下端和鉆頭絲扣連接；動力轉(zhuǎn)子上部設(shè)置有螺旋葉片，動力轉(zhuǎn)子外圓下部設(shè)置有一圈臺階面，動力轉(zhuǎn)子下部周向均勻設(shè)置四個斜孔連通內(nèi)外腔空間；動力轉(zhuǎn)子置入動力殼體內(nèi)腔；推力軸承安裝在動力轉(zhuǎn)子外圓下部的臺階面上，動力轉(zhuǎn)子下端和中心管上端絲扣連接；中心管外圓中部設(shè)置為外六方；沖錘內(nèi)腔設(shè)置為內(nèi)六方，沖錘外圓上部設(shè)置一圈臺階面，沖錘外圓下部設(shè)置一圈臺階面，沖錘外圓中部設(shè)置有單頭螺旋凹槽，單頭螺旋凹槽兩端收口處設(shè)置為斜面；沖錘內(nèi)腔內(nèi)六方套入中心管外圓中部外六方；連接筒內(nèi)腔上部設(shè)置一圈凸起臺階，彈簧a安裝在連通筒內(nèi)腔上部凸起臺階上；連接筒上端和動力殼體下端絲扣連接，連接筒下端和扶正筒上端絲扣連接；扶正筒外圓中部周向均勻設(shè)置六條扶正翼，其中一條扶正翼中部設(shè)置一徑向通孔，該扶正翼上端和下端分別設(shè)置有螺釘孔；卡塊外側(cè)設(shè)置一軸向沉孔，卡塊內(nèi)側(cè)設(shè)置為內(nèi)凹圓弧面，卡塊內(nèi)側(cè)中部設(shè)置為內(nèi)凹圓弧凸臺，卡塊內(nèi)側(cè)中部的內(nèi)凹圓弧凸臺可以在沖錘外圓中部的單頭螺旋凹槽內(nèi)滑動；彈簧b安裝在卡塊外側(cè)軸向沉孔內(nèi)；卡塊和彈簧b整體置入扶正筒扶正翼上的徑向通孔內(nèi)，蓋板和扶正筒的扶正翼用螺釘固緊；鎖套內(nèi)腔下端設(shè)置一圈凸起內(nèi)緣，彈簧c安裝在鎖套下端面，鎖套和彈簧c整體置入扶正筒內(nèi)腔；防轉(zhuǎn)殼體內(nèi)腔上端設(shè)置一圈凸起內(nèi)緣，防轉(zhuǎn)殼體內(nèi)腔中部周向均勻設(shè)置八個銷子滑槽；下接頭外圓上部設(shè)置一圈臺階面，下接頭外圓中部周向均勻設(shè)置八個銷子槽；下接頭置入防轉(zhuǎn)殼體內(nèi)腔，八個防轉(zhuǎn)銷依次安裝在防轉(zhuǎn)殼體內(nèi)腔中部八個銷子滑槽和下接頭外圓中部八個銷子槽形成的空腔內(nèi)；防轉(zhuǎn)殼體上端和扶正筒下端絲扣連接，防轉(zhuǎn)殼體下端和防掉端蓋絲扣連接。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明的可以為鉆頭提供連續(xù)穩(wěn)定的軸向沖擊載荷，提高非常規(guī)致密巖層鉆井效率；(2)本發(fā)明在穩(wěn)定的鉆井液流量下連續(xù)工作，保證鉆柱內(nèi)腔壓降穩(wěn)定，不干擾鉆井泵和動力鉆具的工作參數(shù)；(3)本發(fā)明利用鉆井液驅(qū)動，控制方便簡單，采用機械沖擊的方式，避免傳統(tǒng)液壓錘的沖蝕傷害；(4)本發(fā)明是純機械結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)鉆井的惡劣工況，故障率低，安全可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具沖錘上行極限位置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具沖錘沖擊過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具沖錘下行極限位置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中a-a截面剖視圖；

圖5是圖1中b-b截面剖視圖；

圖6是沖錘的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是卡塊的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1.動力殼體、2.動力轉(zhuǎn)子、3.推力軸承、4.連接筒、5.彈簧a、6.中心管、7.沖錘、8.蓋板、9.彈簧b、10.卡塊、11.螺釘、12.扶正筒、13.鎖套、14.彈簧c、15.防轉(zhuǎn)銷、16.防轉(zhuǎn)殼體、17.防掉端蓋、18.下接頭。

具體實施方式

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具，是由動力殼體1、動力轉(zhuǎn)子2、推力軸承3、連接筒4、彈簧a5、中心管6、沖錘7、蓋板8、彈簧b9、卡塊10、螺釘11、扶正筒12、鎖套13、彈簧c14、防轉(zhuǎn)銷15、防轉(zhuǎn)殼體16、防掉端蓋17和下接頭18構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：動力殼體1上端和上部鉆柱絲扣連接，下接頭18下端和鉆頭絲扣連接；動力轉(zhuǎn)子2上部設(shè)置有螺旋葉片，動力轉(zhuǎn)子2外圓下部設(shè)置有一圈臺階面，動力轉(zhuǎn)子2下部周向均勻設(shè)置四個斜孔連通內(nèi)外腔空間；動力轉(zhuǎn)子2置入動力殼體1內(nèi)腔；推力軸承3安裝在動力轉(zhuǎn)子2外圓下部的臺階面上，動力轉(zhuǎn)子2下端和中心管6上端絲扣連接；中心管6外圓中部設(shè)置為外六方；沖錘7內(nèi)腔內(nèi)六方套入中心管6外圓中部外六方；連接筒4內(nèi)腔上部設(shè)置一圈凸起臺階，彈簧a5安裝在連通筒內(nèi)腔上部凸起臺階上；連接筒4上端和動力殼體1下端絲扣連接，連接筒4下端和扶正筒12上端絲扣連接；扶正筒12外圓中部周向均勻設(shè)置六條扶正翼，其中一條扶正翼中部設(shè)置一徑向通孔，該扶正翼上端和下端分別設(shè)置有螺釘孔；如圖4所示，彈簧b9安裝在卡塊10外側(cè)軸向沉孔內(nèi)，卡塊10和彈簧b9整體置入扶正筒12扶正翼上的徑向通孔內(nèi)；蓋板8和扶正筒12的扶正翼用螺釘11固緊；鎖套13內(nèi)腔下端設(shè)置一圈凸起內(nèi)緣，彈簧c14安裝在鎖套13下端面，鎖套13和彈簧c14整體置入扶正筒12內(nèi)腔；防轉(zhuǎn)殼體16內(nèi)腔上端設(shè)置一圈凸起內(nèi)緣，防轉(zhuǎn)殼體16內(nèi)腔中部周向均勻設(shè)置八個銷子滑槽；下接頭18外圓上部設(shè)置一圈臺階面，下接頭18外圓中部周向均勻設(shè)置八個銷子槽；如圖5所示，下接頭18置入防轉(zhuǎn)殼體16內(nèi)腔，八個防轉(zhuǎn)銷15依次安裝在防轉(zhuǎn)殼體16內(nèi)腔中部八個銷子滑槽和下接頭18外圓中部八個銷子槽形成的空腔內(nèi)；防轉(zhuǎn)殼體16上端和扶正筒12下端絲扣連接，防轉(zhuǎn)殼體16下端和防掉端蓋17絲扣連接。

如圖6所示，沖錘7內(nèi)腔設(shè)置為內(nèi)六方，沖錘7外圓上部設(shè)置一圈臺階面，沖錘7外圓下部設(shè)置一圈臺階面，沖錘7外圓中部設(shè)置有單頭螺旋凹槽，單頭螺旋凹槽兩端收口處設(shè)置為斜面。

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖7所示，卡塊10外側(cè)設(shè)置一軸向沉孔，卡塊10內(nèi)側(cè)設(shè)置為內(nèi)凹圓弧面，卡塊10內(nèi)側(cè)中部設(shè)置為內(nèi)凹圓弧凸臺，卡塊10內(nèi)側(cè)中部的內(nèi)凹圓弧凸臺可以在沖錘7外圓中部的單頭螺旋凹槽內(nèi)滑動。

本發(fā)明一種非常規(guī)致密巖層沖擊工具的工作原理是：下入本發(fā)明至井底，開泵循環(huán)鉆井液，動力轉(zhuǎn)子2驅(qū)動中心管6旋轉(zhuǎn)，中心管6驅(qū)動沖錘7旋轉(zhuǎn)；卡塊10的內(nèi)凹圓弧凸臺卡在沖錘7外圓中部的單頭螺旋凹槽內(nèi)，沖錘7在卡塊10的作用下軸向上移，此時狀態(tài)如圖1所示；直至卡塊10移動到?jīng)_錘7外圓單頭螺旋凹槽的端口在斜面的作用下卡塊10徑向縮回，鎖套13軸向上移將卡塊縮回狀態(tài)鎖定，此時狀態(tài)如圖2所示；沖錘7在彈簧a5的作用下軸向下?lián)?，錘擊下接頭18，此時狀態(tài)如圖3所示；沖錘7在下?lián)暨^程中，沖錘7外圓下部的臺階面與鎖套13內(nèi)腔下端凸起內(nèi)緣接觸，并推動鎖套13軸向下移，卡塊10解鎖，沖錘7在旋轉(zhuǎn)過程中卡塊10的內(nèi)凹圓弧凸臺可重新進入沖錘7外圓中部的單頭螺旋凹槽內(nèi)，開始下一個循環(huán)周期。