[发明专利]一种近钻头周向谐振冲击器

说明书

一、技术领域：

本发明涉及的是石油钻井破岩工艺领域使用的钻井工具，具体涉及的是一种近钻头周向谐振冲击器。

二、背景技术：

随着油气勘探的不断深入，勘探难度日益增加，井深从中浅层向深层、超深层延伸，破岩难度加大。钻头在深部地层破岩过程，会产生粘滑效应、间歇性卡钻现象。这种现象的产生是因为在破岩时钻头牙齿积聚扭转能量的时间过长。这种现象使近钻头钻柱周期性积累一定值的扭矩，待钻头牙齿下岩石破碎后，钻柱内扭转能量快速释放，如此反复。这种现象使钻柱产生扭转震荡，使钻头破岩过程极不稳定，造成钻头破坏，降低钻头寿命，提高钻井成本。

在较硬地层、硬地层和研磨性地层中，为了提高钻头的机械钻速，经常使用各种小频率大振幅、大冲击力的旋冲或冲旋钻具，如专利CN200710056325.1描述了一种射流式冲击器。这类工具虽然能够提高机械钻速，但不会解决钻头粘滑效应、间歇性卡钻现象，而且会进一步加剧钻头工作情况的不稳定性，甚至会加大钻头的粘滑效应，缩短钻头寿命。

为了解决钻头的粘滑效应、间歇性卡钻等问题，增加钻头工作的稳定性，延长钻头的使用使用寿命，专利US6742609B2设计了一种钻井液涡轮驱动的扭转冲击器，专利200910058083.9设计了一种钻井液螺杆钻具驱动的扭转冲击钻井工具，但这两种钻井工具结构复杂、易损部件多、且压耗较大，使用寿命受到限制。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种近钻头周向谐振冲击器，它用于解决现有技术中的钻头在中硬到硬地层或研磨性地层破岩时钻头的粘滑效应、间歇性卡钻问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种近钻头周向谐振冲击器包括外壳短接、导流部件、谐振冲击器、传动短接，外壳短接的下部与传动短接连接，外壳短接与传动短接之间安装导流部件、谐振冲击器；导流部件由T形内衬管和V形外套管构成，T形内衬管坐在V形外套管上，V形外套管的上端有分流孔，V形外套管的下端口与谐振冲击器入口相通；谐振冲击器出口与传动短接相通，谐振冲击器具有液动锤，液动锤外表面的锤砧位于锤外壳的冲击槽内，冲击流道包括冲击槽，液动锤内表面的定位键伸入到启动器的定位槽中，泄压流道包括定位槽。

上述方案中谐振冲击器由压盖、锤外壳、液动锤、密封定位环、启动器、内分流器、变流量喷嘴、支撑环和轴套组成；压盖在锤外壳的上面，二者连接后内部形成液力冲击室，液力冲击室安装有液动锤、启动器、内分流器、变流量喷嘴，启动器套于内分流器与液动锤之间，变流量喷嘴安装在分流器出口处，支撑环套在内分流器下端；锤外壳内壁有轴对称冲击槽、腹壁半圆槽和高压孔；液动锤外表面有轴对称的锤砧，内表面有轴对称的定位键，在锤砧和定位键两侧有锤砧孔和定位键孔；启动器外表面有轴对称突出部和定位槽，在突出部上有轴对称过渡孔，启动器下部有过流孔；内分流器由泄压孔及底座构成，其底座连接在锤外壳底部；泄压流道由高压孔、定位槽、定位键孔、腹壁半圆槽依次相通构成，腹壁半圆槽与谐振器出口相通；冲击流道由泄压孔、锤砧孔、冲击槽依次相通构成，冲击槽经锤砧孔与过流孔相通，过流孔与谐振器出口相通。

上述方案中谐振冲击器、传动短接之间设置定位卡环，用于定位导流部件、谐振冲击器和传动短接在外壳短接中的位置。

上述方案中外壳短接上端公扣通过API标准螺纹与上部钻铤母扣端连接。

上述方案中传动短接下端通过API标准螺纹与钻头公扣端相连接。

有益效果：

1、本发明能产生的稳定的周期性的小振幅大频率的周向冲击，该冲击扭矩能够消除钻头的粘滑现象和间歇性卡钻现象，保证钻头稳定破岩，提高机械钻速。

2、本发明结构尺寸短，可适用于各种液相钻井液的钻井工艺中，且可以应用在定向井的造斜段、稳斜段、降斜段。

3、本发明没有电子部件，且尺寸较小，其工作过程不对MWD、LWD等随钻电测仪器产生干扰。由于该工具的使用，保证了钻柱内扭矩的稳定和平衡，降低了钻柱扭转震荡，有利于MWD、LWD等随钻电测仪器的稳定工作。

4、本发明是完全液力机械结构，易损部件少，工作稳定，使用寿命长，有利于降低钻井成本。

四、附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2为图1中的A-A截面图；

图3为图1中的B-B截面图；

图4为图1中的C-C截面图。