[发明专利]井下旋转冲击式钻井工具

说明书

技术领域：

本发明涉及一种井下旋转冲击式钻井工具，属石油钻井工具设计技术领域。

背景技术：

传统的钻井方式主要是采用单纯的旋转方式破岩。采用传统的旋转钻井方式钻进硬质地层时，通常没有足够的扭矩来破碎岩石，从而使钻头瞬间停止转动。这时的扭转能量储存在钻柱中，一旦产生剪切破碎地层所需的扭矩，钻柱能量便会释放出来，在钻头齿上会产生比平常大得多的冲击载荷，以至最终导致钻头失效；另一方面，采用传统的旋转钻井方式，岩石基本是被研磨破碎的，由于排渣速度有限，在钻头上容易形成偏斜力矩，造成硬岩以及复杂地层钻井时的井斜情况发生。此外，旋转钻井方式钻进硬质地层时需要较高的转速，从而增加了钻具与井眼孔壁的碰撞机会，因此容易出现孔壁坍塌等事故。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种井下旋转冲击式钻井工具，通过给钻头施加低幅高频扭转冲击力，实现由高频率周期性的冲击力与静压旋转联合作用破碎岩石，可以稳定地给钻头传递扭矩，具有提高硬质地层的机械钻速，降低钻井成本，提高钻井工程综合技术经济效益的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

在井下旋转冲击式钻井工具的结构中，设置有过流套、上外壳、主轴锁紧螺母、上TC径向轴承、滚动球轴承组、上传动主轴、中间接头、花键套、喷嘴、碟形弹簧、中间外壳、振动套、启振座、连接套、冲击头、承冲座、分隔套、PDC轴承、下TC径向轴承动环、下TC径向轴承静环、下接头、下传动主轴；上外壳的下端与中间接头的上端通过螺纹相联接；中间接头的下端与中间外壳的上端通过螺纹相联接；中间外壳的下端与下接头通过螺纹相联接；在外壳中，从上至下，依次安装有过流套、上传动主轴、花键套、承冲座和下传动主轴；过流套的下端与上传动主轴的上端通过螺纹相联接；上传动主轴的下端与花键套的上端通过螺纹相联接；花键套的下端与承冲座的上端通过花键相联接；承冲座的下端与下传动主轴的上端通过螺纹相联接；上传动主轴、承冲座、下传动主轴中间是环空结构，用来输送从过流套流入的泥浆；喷嘴安装在承冲座的上端口上；在上传动主轴外，从上至下沿着上传动主轴的轴向依次安装有主轴锁紧螺母、上TC径向轴承、滚动球轴承组；在承冲座和下传动主轴外，从上至下沿着承冲座和下传动主轴的轴向依次安装有碟形弹簧、振动套、启振座、冲击头、PDC轴承、下TC径向轴承动环和下TC径向轴承静环；PDC轴承安装在承冲座的轴肩上；碟形弹簧安装在中间接头和振动套之间的端面上；振动套和冲击头通过连接套连接，沿着承冲座的轴向安装；冲击头与承冲座通过平键连接；振动套的下端面与启振座的上端面通过平键连接，下TC径向轴承静环安装在下接头上，下TC径向轴承动环安装在下传动主轴上；下TC径向轴承动环和下TC径向轴承静环套在一起，相互之间可以相对滑动；启振座用来产生轴向位移，并将轴向位移传递给振动套和承冲座；启振座由上启振体、下启振体和滚珠组成，滚珠在上启振体和下启振体内运动，滚珠运动的槽节圆展开线具有一定的曲线规律；可以是具有正弦或余弦谐波槽型、锯齿槽型、矩形槽型、梯形槽型、自由曲线或多项式槽型等结构。

本发明与现有的技术相比，通过给钻头施加低幅高频扭转冲击力，实现由高频率周期性的冲击力与静压旋转联合作用破碎岩石，可以稳定地给钻头传递扭矩，从而大大降低了钻头的粘滑现象，降低了卡钻致使钻头失效的可能性，有效提高了硬质地层的机械钻速，降低了钻井成本，提高了钻井工程的综合技术经济效益。

附图说明：

图1为本发明的总体结构示意图。

在图中：1.过流套、2.上外壳、3.主轴锁紧螺母、4.上TC径向轴承、5.滚动球轴承组、6.上传动主轴、7.中间接头、8.花键套、9.喷嘴、10.碟形弹簧、11.中间外壳、12.振动套、13.启振座、14.连接套、15.冲击头、16.承冲座、17.分隔套、18.PDC轴承、19.下TC径向轴承动环、20.下TC径向轴承静环、21.下接头、22.下传动主轴。

具体实施方式：