[发明专利]一种周向轴向负压冲击提速工具

说明书

本发明提供一种周向轴向负压冲击提速工具，包括外筒、定阀座、定阀片、动阀片、冲击筒、冲击锤、换向阀、球轴承；工具内设有互为换向控制的主阀和控制阀，其中冲击筒内壁面和冲击锤外壁面构成主阀，冲击锤内壁面和换向阀外壁面构成控制阀，在钻井液的驱动下冲击锤和换向阀作往复摆动，工具内还设有动定阀组，动阀与冲击锤固定连接，通过冲击锤的摆动，动定阀组实现中心流道的开启和关闭。通过采用以上的结构，具有以下的有益效果：通过冲击锤的往复冲击，对钻头施加一个周向的、高频的冲击，显著改善钻头的粘滑振动现象；通过动定阀组对钻柱流道的周期性开启关闭，在井底形成瞬时负压脉冲，减少压持和重复破碎，实现负压脉冲钻井，提高机械钻速。

本申请是申请号为：201610550617X、发明创造名称为：一种周向轴向负压冲击提速工具、申请日为：2016年07月14日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及石油、天然气开采钻井提速技术领域，是一种提高钻井速度的周向轴向负压冲击工具。

背景技术

随着钻井难度、钻井深度的不断增加，特别是深井、超深井，机械钻速低、钻井周期长、钻井费用高的问题尤为显著，提高钻头破岩效率、提高钻井速度、缩短周期是钻井技术一直追求的目标。

钻井提速最重要的一步是提高破碎效率，脉冲射流技术是一种被现场印证的有效提高破岩效率的技术，脉冲射流提速技术通过将钻井液连续流动转换成一定频率的间歇流动，改变井底岩屑床的分布，提高了井底岩屑上返速度，避免岩屑的重复破碎，同时产生轴向的冲击，有效的提高机械钻速。现有的脉冲射流提速工具如中国专利CN202152634U频率可调脉冲射流提速工具、CN205025358U产生脉冲射流的共轭旋转密封阀所描述，其结构都采用涡轮作为驱动阀盘旋转的动力，实现对钻柱内流道的启闭，在液压力的作用下，产生轴向向下的冲击力，从而提高机械钻速，但是PDC钻头在钻进中屡屡出现蹦齿等现象。针对PDC钻头因粘滑振动出现的易蹦齿问题，国际上阿特拉公司提出的Torkbuster扭转冲击器，通过工具内部产生高频周期性的扭转冲击，使钻头持续切削地层，消除粘滑振动提高钻井速度；现有的扭力冲击提速工具如中国专利CN205135405U频率可调扭力冲击提速工具、CN204984255U扭力冲击提速工具所描述，其结构采用冲击锤体和转换体交替运动，冲击锤体产生周期性的周向锤击力使钻头持续切屑地层，但是其流道结构复杂，冲击锤产生锤击力有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种周向轴向负压冲击提速工具，同时具备扭力冲击器和脉冲射流钻井的性能，进一步提高钻井速度，优选的方案中，能够实现对钻头的高频周向和轴向冲击，产生井底负压，实现局部欠平衡钻井，解决现有技术中脉冲射流技术中PDC钻头的粘滑振动问题和扭转冲击工具中其周向冲击力小的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种周向轴向负压冲击提速工具，包括外筒、定阀座、定阀片、动阀片、冲击筒、冲击锤、换向阀、球轴承，其特征是：

一种周向轴向负压冲击提速工具内设有互为换向控制的主阀和控制阀，其冲击筒内壁面和冲击锤外壁面构成主阀，冲击锤内壁面和换向阀外壁面构成控制阀；冲击筒外壁面设有3个高压导流槽和3个导流孔，内壁面设有冲击锤槽和低压导流槽，其低压导流槽与中心流道连通；

冲击锤外壁设有凸起的锤体，锤体内设有导流槽和导流孔，锤体两侧设有导流孔，冲击锤内壁设有凸起的挡体，挡体两侧设有导流孔；换向阀外壁设有导流槽和两泄流槽，泄流槽通过导流孔与中心流道连通；

一种周向轴向负压冲击提速工具内还设有动定阀组，其动阀片固定在冲击锤上，定阀片固定在定阀座上，定阀座与冲击筒固定连接。

所述的冲击锤的锤体置于冲击筒的冲击锤槽内，将其分割为两个锤体液腔；

所述的换向阀置于冲击锤内，冲击锤的挡体置于换向阀的挡体槽内，将其分割为两个换向阀液腔。

所述的动阀片和定阀片上各均布4个导流孔。