一種扭力沖擊鉆井裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扭力沖擊鉆井裝置，包括外筒、一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置、滑塊和鉆頭接頭等。一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置分別從上至下安裝于外筒內(nèi)部，相互之間設(shè)有推力軸承和密封圈，鉆頭接頭通過(guò)螺紋連接于外筒底端，滑塊大端裝于一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置周向布置的滑槽內(nèi)，小端與外筒內(nèi)壁上的一級(jí)導(dǎo)軌、二級(jí)導(dǎo)軌、三級(jí)導(dǎo)軌配合。本發(fā)明通過(guò)螺旋葉片分別帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置上三組滑塊交替碰撞，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、沖擊頻率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠減少鉆井過(guò)程中鉆具粘滑現(xiàn)象的發(fā)生，并提高機(jī)械鉆速和鉆井效率。
【專利說(shuō)明】
_種扭力沖擊鉆井裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油工業(yè)鉆井行業(yè)配套設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種扭力沖擊鉆井裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油工業(yè)的發(fā)展，深井超深井勘探開發(fā)已成為油氣開發(fā)的一種趨勢(shì)，而在深井超深井的鉆井過(guò)程中鉆具經(jīng)常會(huì)因扭矩過(guò)大而“憋?！?，當(dāng)扭矩達(dá)到某一值后鉆具會(huì)突然快速釋放，這種現(xiàn)象通常稱為鉆具粘滑。鉆具的粘滑經(jīng)常伴隨井下震動(dòng)，容易引發(fā)金剛石鉆頭崩齒，從而縮短鉆頭壽命，也會(huì)引起井下儀器(麗D/LWD)失效，降低鉆井效率并增加鉆井成本。
[0003]目前，國(guó)外美國(guó)、加拿大等國(guó)家研究發(fā)現(xiàn)，在旋轉(zhuǎn)鉆井或定向鉆井組合上直接配上扭力沖擊鉆井裝置，可以大大減少roc鉆頭鉆進(jìn)時(shí)的粘滑現(xiàn)象。扭力沖擊鉆井裝置給PDC鉆頭的是一個(gè)高頻的、均勻的扭力沖擊，直接極大地增加了鉆頭馬力，相比不用扭力沖擊鉆井裝置的普通的roc鉆進(jìn)，徹底減少了粘滑運(yùn)動(dòng)，滑脫、卡鉆現(xiàn)象也成倍地減少，而且能極大地提尚機(jī)械鉆速和鉆頭壽命。
[0004]我國(guó)對(duì)扭力沖擊鉆井裝置的研究還處于起步階段，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種扭力沖擊鉆井裝置，該裝置作為一種新型鉆井輔助裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本專利旨在開發(fā)一種能將鉆井液的流體能量轉(zhuǎn)換成扭向的、高頻的、均勻穩(wěn)定的沖擊能量，直接傳遞給PDC鉆頭，使鉆頭保持連續(xù)均勻的旋轉(zhuǎn)破巖，顯著避免鉆頭鉆進(jìn)時(shí)的粘滑現(xiàn)象，提高機(jī)械鉆速、延長(zhǎng)鉆頭及其配套鉆井工具壽命，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，不會(huì)影響鉆頭及其他鉆具的功能和結(jié)構(gòu)的一種扭力沖擊鉆井裝置。
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種扭力沖擊鉆井裝置，提高鉆井效率，采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種扭力沖擊鉆井裝置，它包括外筒(1)、滑塊(2)、一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)、鉆頭接頭(6)，一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)分別從上至下安裝于外筒(I)內(nèi)部，相互之間設(shè)有推力軸承和密封圈，鉆頭接頭(6)通過(guò)螺紋連接于外筒(I)底端，滑塊(2)大端裝于一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)周向布置的滑槽(8)內(nèi)，小端與外筒(I)內(nèi)壁上的一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)、三級(jí)導(dǎo)軌(11)配合。
[0008]所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)和三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)螺旋葉片(7)，外壁上均布有三個(gè)滑槽(8)。
[0009]所述的一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)、三級(jí)導(dǎo)軌(11)為三段上、下交替式凹槽，上、下凹槽過(guò)渡區(qū)域開設(shè)有變道斜坡和防卡直角結(jié)構(gòu)。
[0010]所述的滑塊(2)整體為T型結(jié)構(gòu)，大端為四邊形棱柱，小端為八邊形棱柱，小端棱柱斜面與導(dǎo)軌變道斜坡傾角一致。
[0011]本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在:
[0012]1.一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)和三級(jí)導(dǎo)軌(11)碰撞位置(即變道斜坡處)交錯(cuò)布置，使外筒(I)周向受到均勻碰撞。
[0013]2.導(dǎo)軌上、下槽之間的變道斜坡與滑塊(2)倒角契合，提高了碰撞的效果和導(dǎo)軌的導(dǎo)向能力，防卡直角則避免了滑塊(2)卡住，保證了滑塊(2)的在導(dǎo)軌內(nèi)的周期性運(yùn)動(dòng)。
[0014]3.—級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)上均布有三個(gè)滑槽(8)，用于安裝滑塊(2)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置上的三個(gè)滑塊(2)同時(shí)碰撞，使外筒(I)每次碰撞時(shí)受力均勻，并增大碰撞時(shí)傳遞的扭矩。
[0015]4.一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)可各自旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)三組滑塊碰撞，顯著的增加了碰撞頻率。
【附圖說(shuō)明】
[0016]下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中:
[0017]圖1為扭力沖擊鉆井裝置半剖圖
[0018]圖2為外筒全剖圖
[0019]圖3為外筒內(nèi)壁軌道平面展開圖
[0020]圖4為一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置三維圖
[0021]圖5為滑塊三維圖
[0022]圖中:1、外筒，2滑塊，3、一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置，4、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置，5、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置，6、鉆頭接頭，7、螺旋葉片，8、滑槽，9、一級(jí)導(dǎo)軌，1、二級(jí)導(dǎo)軌，11、三級(jí)導(dǎo)軌
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0024]如圖1所示，一種扭力沖擊鉆井裝置，它包括外筒(1)、滑塊(2)、一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)、鉆頭接頭(6)，一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)分別從上至下安裝于外筒(I)內(nèi)部，相互之間設(shè)有推力軸承和密封圈，鉆頭接頭(6)通過(guò)螺紋連接于外筒(I)底端，滑塊(2)大端裝于一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)周向布置的滑槽(8)內(nèi)，小端與外筒(I)內(nèi)壁上的一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)、三級(jí)導(dǎo)軌(11)配合。
[0025]進(jìn)一步地，如圖1所示，各裝置之間均用密封圈密封，且采用推力軸承有效的承受軸向力。
[0026]進(jìn)一步地，如圖2和圖3所示，所述的一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)、三級(jí)導(dǎo)軌(11)為三段上、下交替式凹槽，上、下凹槽過(guò)渡區(qū)域開設(shè)有變道斜坡和防卡直角結(jié)構(gòu)。
[0027]進(jìn)一步地，如圖4所示，所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)和三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)螺旋葉片(7)，外壁上均布有三個(gè)滑槽(8)。
[0028]進(jìn)一步地，如圖5所示，所述的滑塊(2)整體為T型結(jié)構(gòu)，大端為四邊形棱柱，小端為八邊形棱柱，小端棱柱斜面與導(dǎo)軌變道斜坡傾角一致。
[0029]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:
[0030]實(shí)施例1
[0031]作為本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式，本發(fā)明公開了一種扭力沖擊鉆井裝置，當(dāng)鉆頭正常鉆進(jìn)時(shí)，鉆井液從外筒(I)上端流入，經(jīng)過(guò)一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)和鉆頭接頭(6)流向鉆頭;整個(gè)過(guò)程中本裝置隨鉆桿整體轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)鉆井液帶動(dòng)一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)和三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)分別相對(duì)于鉆桿旋轉(zhuǎn);進(jìn)一步地，帶動(dòng)滑塊(2)在一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)和三級(jí)導(dǎo)軌(11)內(nèi)周向滑動(dòng);進(jìn)一步地，各驅(qū)動(dòng)裝置上的三個(gè)滑塊(2)同時(shí)在導(dǎo)軌變道斜坡傾角處與外筒(I)碰撞，且三組驅(qū)動(dòng)裝置上滑塊
(2)輪流交替碰撞，為鉆頭正常鉆進(jìn)時(shí)傳遞額外扭矩，提高其破巖能力和鉆井效率。實(shí)施例2
[0032]作為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施方式，本發(fā)明公開了一種扭力沖擊鉆井裝置，當(dāng)鉆頭發(fā)生粘滑現(xiàn)象停鉆時(shí)，由于之前正常鉆進(jìn)時(shí)本裝置隨鉆桿整體轉(zhuǎn)動(dòng)，且鉆井液帶動(dòng)一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)和三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)分別相對(duì)于鉆桿旋轉(zhuǎn);鉆頭停鉆時(shí)，一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)和三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)與鉆頭相對(duì)轉(zhuǎn)速急劇增加，進(jìn)一步地使滑塊(2)與外筒(I)碰撞時(shí)傳遞的額外扭矩成倍增大，同時(shí)極大提高了碰撞的頻率，使鉆頭擁有足夠扭矩繼續(xù)工作，而不用等待時(shí)間積蓄能量，節(jié)約了鉆井的時(shí)間并延長(zhǎng)了鉆頭及其鉆具使用壽命ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種扭力沖擊鉆井裝置，它包括外筒(1)、滑塊(2)、一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)、鉆頭接頭(6)，一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)分別從上至下安裝于外筒(I)內(nèi)部，相互之間設(shè)有推力軸承和密封圈，鉆頭接頭(6)通過(guò)螺紋連接于外筒(I)底端，滑塊(2)大端裝于一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)、三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)周向布置的滑槽(8)內(nèi)，小端與外筒(I)內(nèi)壁上的一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)、三級(jí)導(dǎo)軌(11)配合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭力沖擊鉆井裝置，其特征在于: 所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(3)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(4)和三級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置(5)內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)螺旋葉片(7)，外壁上均布有三個(gè)滑槽(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭力沖擊鉆井裝置，其特征在于: 所述的一級(jí)導(dǎo)軌(9)、二級(jí)導(dǎo)軌(10)、三級(jí)導(dǎo)軌(11)為三段上、下交替式凹槽，上、下凹槽過(guò)渡區(qū)域開設(shè)有變道斜坡和防卡直角結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭力沖擊鉆井裝置，其特征在于: 所述的滑塊(2)整體為T型結(jié)構(gòu)，大端為四邊形棱柱，小端為八邊形棱柱，小端棱柱斜面與導(dǎo)軌變道斜坡傾角一致。
【文檔編號(hào)】E21B4/16GK105888538SQ201610214550
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】胡琴, 趙吉中, 吳磊, 黃肖, 謝麗媛, 王鳴, 王一鳴
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)