[发明专利]井下电源式振动冲击钻井工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下电源式振动冲击钻井工具，属于石油钻井领域。

背景技术

目前石油行业正处于寒冬期，为应对长期、持续的低油价形势，需要不断提高石油勘探开发效率，降低油气开发成本。通过提高石油钻井的机械钻速可有效减少钻井建井周期，降低钻井成本。振动冲击钻井技术是一种高效提高钻井机械钻速的新技术，该技术通过对钻头施加轴向冲击载荷，在钻头原有旋转作用的基础上，增加了轴向冲击作用，实现了钻头的旋转压入和冲击联合破岩，改变了常规钻井岩石破岩方式，可有效提高钻头破岩效率，因此振动冲击钻井技术具有广阔的应用前景。

现有振动冲击钻井技术工具包括液动式、旋转阀式、射流式、螺杆式等，其轴向冲击载荷的动力源主要来自钻井液水力能量、钻柱的振动能量等，由于需要消耗钻井液水力能量，钻柱振动不稳定等原因，导致该类振动冲击钻井工具存在着动力源不稳定，消耗钻井液水力能量大、稳定性不高、单次冲击能量低等问题，严重制约了振动冲击钻井技术的大规模推广应用。

本发明提出了一种井下电源式振动冲击钻井工具，可提供稳定的钻头轴向冲击动力源，稳定的轴向冲击频率，高效的动力转化，而且不影响钻头原有的旋转作用，实现了钻头静压旋转和动载冲击联合破岩，改变了常规石油钻井破岩方式，可有效提高钻头破岩效率，降低钻井成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可提供稳定的钻头轴向冲击动力源，稳定的轴向冲击频率，高效的动力转化，而且不影响钻头原有的旋转作用，实现钻头静压旋转和动载冲击联合破岩的井下电源式振动冲击钻井工具。

本发明所述的井下电源式振动冲击钻井工具由上外筒、电池筒、上压套、密封圈、电池组、下外筒、下压套、动力筒、低速电机、传动轴、芯轴外筒、下支撑、芯轴、钻头、压紧螺母、上压盖、上缓冲套、下缓冲套、电缆、下压盖、上换向片、下换向片、花键、防滑垫片组成。上外筒与下外筒通过螺纹连接形成装置外筒，上外筒内部设置四个带内螺纹的凸台，利用压紧螺母与上压盖连接，上压盖下部外周设置三道O型密封圈，上压盖与电池筒通过螺纹连接。上压盖的下部设置上压套，上压套与电池筒通过螺纹连接，上压套的下部外周设置两道O型密封圈。上缓冲套设置在上压套的下部，上缓冲套为十字形。上缓冲套的下部为电池组，电池为锂电池。下缓冲套设置在电池组的下部，下缓冲套与电池外筒通过螺纹连接，下缓冲套的上部外周设置两道O型密封圈。下缓冲套下部设置下压套，下压套与电池筒通过螺纹连接，下压套的上部外周设置两道O型密封圈。下压套下部为下压盖，下压盖通过螺纹与电池筒连接。下缓冲套、下压套和下压盖的内部设置电缆，通过电缆使电池组和低速电机连接。低速电机设置在下压盖下部，低速电机上部设置一道方形密封圈，低速电机安装在动力筒的内部，动力筒通过压紧螺母与下外筒连接固定。传动轴设置在低速电机的下部，通过螺纹与低速电机的外轴连接，传动轴的中间外围设置三道O型密封圈。芯轴外筒与下外筒通过螺纹连接，与上外筒形成整个工具的外筒结构。传动轴与上换向片通过螺纹连接，下换向片设置在上换向片下部，两个换向片通过两个平滑斜面啮合，两个换向片相互作用，将低速电机的旋转运动转换成下换向片的轴向往复运动。下换向片下部设置芯轴，芯轴通过下部螺纹与钻头连接，芯轴外侧设置花键，通过花键与下支撑连接，花键既可以保证钻头的旋转作用，同时可以传递上换向片轴向冲击作用。下支撑与芯轴外筒通过螺纹连接，下支撑的下部内周设置三道O型密封圈，防滑垫片设置在下支撑与芯轴外筒之间。

本发明的有益效果是：

橡胶材料的上缓冲套和下缓冲套在压紧后，可很好保护电池组免受冲击碰撞损坏。高温锂电池组可在井下为低速电机提供稳定的动力来源，低速电机可提供稳定的低速旋转运动，上下换向片的相对运动可将电机的旋转运动转换成可靠的轴向运动，通过花键作用既可以保证钻头原有的旋转运动，同时实现钻头的轴向往复运动。通过钻头静压旋转和轴向冲击的联合破岩作用，可有效提高钻头破岩效率，实现快速钻井，降低钻井成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。