[发明专利]一种双扭转作用的高速破岩钻具

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气钻探、地质钻探等非开挖工程领域的一种破岩钻具，尤其是涉及在钻探深井、超深井中的软硬交错的不均质的夹层以及塑性的岩层中发挥良好的效果的一种双扭转作用的高速破岩钻具。

背景技术

近年来，随着我国经济的飞速发展以及油气田开发和不可再生资源的不断衰减，为了缓解我国油气资源过度依赖进口的局面，国内各大油田加快对油气资源的勘探和开发，因此，石油工程技术人员开始向深井、超深井等地质条件极其恶劣以及岩石的可钻性极差的地层进行油气资源的开采，这也就使得钻井方式向多样化发展，同时，对钻井工具的要求越来越高。如何提高机械钻速以及降低钻井成本成为所有钻井技术人员所关注的焦点。为了解决该问题国内外进行了大量的研究通过改变钻井方式以及研发新的钻井工具等，在提高机械钻速和降低钻井成本方面具有显著的效果。但是，随着钻探行业的不断深入的发展以及对PDC钻头（Polycrystalline Diamond Compact bit，聚晶金刚石复合片钻头）的深入研究，与其他类型的钻头相比，PDC钻头依靠高转速、高排量、低钻压、小扭矩等技术优势在钻井中的使用数量越来越广，但在使用的过程中人们发现，在旋转钻进的过程中，钻头在一定钻压下与地层接触，由于PDC钻头的运动是极其无序的，包括横向、纵向和扭转方向的振动以及这几种振动的组合，因此，可能会出现横向涡动、纵向跳动以及扭转方向的粘滑，同时，井下的振动会损坏单个PDC切削齿，导致钻头的寿命降低，也可能会干扰定向控制信号和随钻测井信号以及产生不规则井眼，降低了井身质量。

因此，有必要提出一种改进，以克服传统技术的缺陷。

发明内容

为了提高井身质量和机械钻速、降低钻井成本以及解决在钻井过程中出现的粘滑、卡钻等现象，特别是在钻探深井、超深井中的软硬交错的不均质的夹层以及塑性的岩层的硬质地层时出现的PDC钻头磨损严重，使用寿命短等问题本发明提供一种双扭转作用的高速破岩钻具。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双扭转作用的高速破岩钻具，包括阀体、阀芯、O型圈、弹簧、阀套、阀板、筛网、第一挡圈、第二挡圈、防掉接头、防掉螺母、防掉连杆、马达壳体、定子橡胶、转子、第一活接、球座、钢球、连杆、第二活接、油封装置、丝堵、外连接头、第一内连接头、第二内连接头、轴用弹簧片、锁紧螺母、中心管、上端盖、冲击环、液压冲击锤阀体、上端盖钢套、液压冲击锤装配体、换向开关装配体、喷嘴、挡环、下接头、紧钉螺钉；其中，所述阀体、防掉接头、马达壳体依次通过螺纹相连，所述马达壳体下端为外连接头，所述外连接头的上端开有均匀分布的6个斜通孔，并且与中心线成60°夹角，所述马达壳体与所述外连接头通过油封装置进行密封，并通过马达壳体下端的螺纹与丝堵上的螺纹进行固定；所述外连接头的下端为下接头，所述外连接头下端内部与下接头之间通过O型圈进行密封并通过所述紧定螺钉进行固定；在阀体内，阀体上一侧开设有通孔，所述通孔内从里向外依次设置有阀板、筛网、阀板、第一挡圈，所述阀芯与所述阀体之间采用O型圈进行密封，所述阀芯下部开有周向均匀分布的5个通孔，所述阀芯的下部设置有阀套并采用O型圈进行密封，所述阀套与所述阀体之间采用O型圈进行密封，所述阀体、阀芯、阀套与O型圈之间的配合部位均设置有黄油进行装配，所述弹簧卡设于所述阀芯和所述阀套之间并利用所述阀芯的台肩和阀套的台肩进行轴向限位，所述阀体上的台肩和所述第二挡圈将阀芯与阀套卡在中间进行轴向定位；所述防掉接头内，所述防掉连杆的上端与防掉螺母通过螺纹连接，所述防掉连杆的下端与所述转子也通过螺纹进行连接，所述防掉螺母的最大外径大于所述防掉接头内台肩的内径；所述马达壳体内，所述定子橡胶与所述马达壳体采用过盈配合，所述定子橡胶硫化固定于所述马达壳体上，所述定子橡胶与所述转子的头数比为3:4，所述转子与所述定子橡胶进行配合并传递动力，所述第一活接位于所述转子上半部分的内部并通过螺纹与所述转子连接，所述第一活接的内部设置有两个球座和一个钢球，球座上开有周向均匀分布的4个通孔，第一活接的下端与连杆的上端通过螺纹进行连接，连杆的下端与第二活接的上端同样也通过螺纹进行连接，并且端部都通过焊接的方式进行固定，第二活接的内部也含有两个球座和一个钢球，第二活接与外连接头通过螺纹进行连接；外连接头内，第一内连接头与外连接头之间通过O型圈进行密封，第一内连接头的下方设置第二内连接头，第一内连接头与第二内连接头之间通过螺纹进行连接，第二内连接头上开有均匀分布的4个环形孔，第二内连接头的下面为中心管，第二内连接头与中心管通过螺纹进行连接，中心管的中间部分开有均匀分布的6个环形孔，中心管的下端部分周向上开有均匀分布的6个斜通孔，并且与中心线呈45°夹角，喷嘴位于中心管下端的内部并与中心管通过螺纹连接，中心管上端的外面开有一环形槽，轴用弹簧片卡在环形槽内，轴用弹簧片的下端为锁紧螺母，锁紧螺母与中心管之间通过螺纹连接上端盖，上端盖的外壁与外连接头的内壁紧贴，上端盖外壁四周开有均匀分布的4个过液槽，上端盖的下面为液压冲击锤阀体，换向开关装配体与液压冲击锤装配体在中心管与液压冲击锤阀体之间并进行旋转运动，液压冲击锤装配体与上端盖之间含有冲击环，冲击环通过上端盖套筒与液压冲击锤装配体进行限位，液压冲击锤阀体的下端与下接头通过螺纹进行连接以及通过O型圈进行密封，液压冲击锤阀体的下部外端面与下接头的上部外台肩之间通过挡环进行限位，挡环沿着圆周方向均匀分布3个。