[实用新型]一种扭转冲击钻井工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻井工程中井下工具领域。

技术背景

钻头在使用过程存在以下几方面的问题：

(1)钻进过程中，钻头通常有粘-滑、卡钻现象，钻柱总是像发条一样拧紧，待扭矩积聚，又快速释放，这种工程问题较为严重，钻柱扭转震荡，使整个钻井过程不稳定，对钻头、钻柱配套部件的使用寿命产生不利影响。

(2)对于较硬地层或研磨性地层，钻头的吃入深度不够，机械钻速有待提高。

目前钻井作业中使用的各类旋冲或冲旋工具只能产生轴向冲击力，不但不会解决钻头粘-滑、卡钻现象，加剧的不稳定钻进反而会缩短钻头寿命。美国的TorkBuster扭转冲击发生器(专利号：US 6742609B2)采用涡轮驱动冲击锤产生高频扭转冲击，西南石油大学的扭转冲击钻井工具(专利申请号：200910058083.9)利用螺杆钻具驱动冲击锤，这两种钻井工具易损件多、消耗的压降大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种扭转冲击钻井工具，目前旋转钻井中，一方面，对于较硬地层或研磨性地层的机械钻速有待提高；另一方面，作为石油钻井的钻头——钻头的粘-滑现象亟待解决。因此，迫切需要一种能够提高较硬或研磨性地层的机械钻速、解决PDC钻头粘-滑现象的井下工具。在现有钻井体系工况下，该工具巧妙地将部分钻井液的流体能量转换成高频的、周向扭转的、冲击型的井底机械破岩功率并直接作用钻头上，这种能够产生高频小幅度扭转冲击的钻井工具能够使钻头稳定的钻进，工具内部无涡轮或螺杆等其它钻具，易损件少，消耗的压降少，使用寿命长。本实用新型的目的就是为了提高较硬地层或研磨性地层的机械钻速，消除钻头的粘-滑现象提供一种扭转冲击钻井工具。

为达到上述目的，该实用新型采用了以下技术方案：一种扭转冲击钻井工具，主要由钻铤短节、扭转冲击发生器和联接体组成，其特征在于：所述扭转冲击发生器主要由导流盖、轴环、冲击锤、定位套、扶正圈、截流喷嘴、筛管、锤座、支撑环和封盖环组成；钻铤短节在外，扭转冲击发生器在内，二者以联接体间隙联接，以花键定位；导流盖在上，锤座在下，二者固定后内部形成空腔，空腔内由内到外依次为截流喷嘴、筛管、定位套、冲击锤；冲击锤、定位套、筛管和锤座圆周方向有通孔；冲击锤上加工有冲击锤头和启动锤头，冲击锤头封闭在主要由锤座、冲击锤和导流盖组成的冲击仓内并能转动，启动锤头封闭在主要由冲击锤、定位套和封盖环组成的启动仓中并能转动；冲击锤上、下安装有轴环；定位套由安装于筛管上的支撑环支撑，定位套与筛管之间安装有扶正圈；钻铤短节为圆管状，上端有螺纹，下端与锤座外侧有花键相互扣合形成的环状间隙；锤座外形为圆柱状，上部有锤座导流道，下部有与钻铤短节扣合的花键，锤座内部为上下联通的中空结构，上部有与冲击锤外形相应的空腔，下部有内螺纹；定位套中空结构，外侧有U形结构，与启动锤头外形相应，沿圆周方向有通孔；筛管为圆管状，与锤座固定，筛管上部圆周方向有过流槽，下部圆周方向有泄流通道；截流喷嘴为圆管状，下部有螺纹，固定在筛管内过流槽与泄流通道之间；封盖环位于定位套与冲击锤之间，并在导流盖下面；导流盖上分流槽；联接体、轴环、扶正圈、支撑环、封盖环为滚动体组合，或为环状体或环状体组合；

该实用新型具有以下优点：

利用流体驱动能够产生高频扭转冲击能使钻柱的扭矩保持基本稳定和平衡，减少钻柱扭转震荡、延长钻头、钻柱等配套部件的使用寿命。

该钻井工具产生的高频扭转冲击直接作用在钻头上，提高机械钻速的同时，消除了钻头的粘-滑、卡钻现象，使钻头稳定的钻进。

该钻井工具内部运动部件少，易损件少，结构简单、可打捞。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为扭转冲击钻井工具结构剖面图

图2为扭转冲击钻井工具结构剖面图

图3为图1、2中的A-A截面图

图4为图1、2中的B-B冲击锤顺时针敲击截面图

图5为图1、2中的B-B冲击锤逆时针敲击截面图

图6为图1、2中的C-C截面图