[实用新型]近钻头扭转、振荡耦合冲击器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油、天然气钻井工程领域使用的井下动力工具，特别是涉及一种近钻头扭转、振荡耦合冲击器。

背景技术

深部或超深部地层岩石硬度大，可钻性级值高，机械钻速慢、钻井成本高。在石油、天然气的钻井开采过程中，井下动力辅助破岩工具已成为深部地层高效破岩技术的有益补充。现场实践和室内实验研究表明，对钻头施加一定周期性的冲击力，将会提高钻头的破岩效率，因此冲击钻井工具有望成为深井提速的一个重要技术手段。

在使用PDC钻头钻进上述地层时，会产生粘滑效应、间歇性卡钻现象。该粘滑效应、间歇性卡钻现象使钻柱内累积的扭转弹性能不规则的释放，造成PDC钻头的破岩过程变得极不稳定，加速PDC钻头非正常损坏，降低了PDC钻头使用寿命。

常规液动冲击器属于轴向冲击，不能增加PDC钻头的破岩扭矩，如专利CN200710056325.1描述了一种射流式冲击器。

为了提高深井机械钻速、解决PDC钻头的粘滑效应、间歇性卡钻等问题，促进PDC钻头稳定工作，延长钻头的使用寿命，专利US6742609B2设计了一种钻井液涡轮驱动的扭转冲击器，但该钻井工具结构复杂、易损部件多、且压耗较大，使用寿命也受到限制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够消除PDC钻头在中硬到硬地层或研磨性地层破岩时出现的粘滑、间歇性卡钻的近钻头扭转、振荡耦合冲击器。

本实用新型所采用的技术方案是：一种近钻头扭转、振荡耦合冲击器，包括，钻铤短接、分流器、扭转冲击器、脉冲振荡腔和冲击传动短接；所述钻铤短接的下部与冲击传动短接连接，所述钻铤短接内周安装有分流器、扭转冲击器和脉冲振荡腔，所述分流器下端口与扭转冲击器入口相通；扭转冲击器出口与脉冲振荡腔的入口相通，脉冲振荡腔出口与冲击传动短接相通；所述扭转冲击器上形成有泄压流道和冲击流道。

所述扭转冲击器包括上压盖、冲击器外壳和密封环；所述上压盖安装在冲击器外壳的上面，二者连接后内部形成液力冲击室；冲击器外壳内壁形成有轴对称的冲击槽、半圆槽和高压孔；所述脉冲振荡腔包括汇流喷嘴和回流堵头；汇流喷嘴安装在中心导流器下端，从冲击器出来的流体从汇流喷嘴进入到脉冲振荡腔，并从回流堵头中心孔中流出。

所述液力冲击室安装有液力锤、换向器、中心导流器和节流喷嘴；换向器安装在中心导流器与液力锤之间，节流喷嘴安装在中心导流器出口处；液力锤外表面形成有轴对称的锤砧，锤砧位于冲击器外壳的冲击槽内；液力锤内表面形成有轴对称的换向键，换向键伸入到换向器的换向槽中；在锤砧和换向键两侧有锤砧孔和换向键孔；所述换向器外表面有轴对称扇形部和换向槽，在扇形部上有轴对称过渡孔，换向器下部有泄压孔。

所述冲击流道由螺旋孔、锤砧孔、冲击槽依次相通构成，冲击槽经锤砧孔与泄压孔相通，泄压孔与扭转冲击器出口相通；所述泄压流道由高压孔、换向槽、换向键孔、半圆槽依次相通构成，所述半圆槽与扭转冲击器出口相通。

所述中心导流器由螺旋孔和底座构成，底座连接在泄压支撑环上，泄压支撑环连接在冲击传动短接上部。

所述扭转冲击器、脉冲振荡腔、冲击传动短接通过定位卡瓦定位于钻铤短接上。

所述钻铤短接上端公扣通过API标准螺纹与上部钻铤母扣端连接。

所述冲击传动短接下端通过API标准螺纹与钻头公扣端相连接。

本实用新型的有益效果：由于能产生周期性的稳定的高频低幅的扭转、振荡耦合冲击振动，因此，该冲击扭矩有效消除PDC钻头的粘滑和间歇性卡钻现象，工具产生的振动轴向冲击载荷能够提高钻头牙齿吃入岩石、加速岩屑脱离井底。该冲击器没有电子部件，完全液力机械结构，尺寸较小，其冲击过程不会对随钻电测仪器产生干扰。该工具能保证钻进过程中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。本实用新型易损部件少，工作稳定，使用寿命长，有利于降低钻井成本。该冲击器能产生周期性的稳定的高频低幅的扭转、振荡耦合冲击振动，是一种多功能、多用途冲击器。

附图说明

图1是本实用新型近钻头扭转、振荡耦合冲击器的结构示意图；

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；

图5为图1中的D-D截面图。

图中

1．钻铤短节    2.分流器    3.螺纹压盘    4.上盖体