[发明专利]螺杆式周向冲击钻井工具

说明书

本发明提供了一种螺杆式周向冲击钻井工具，减轻钻井过程中钻头产生的粘滑振动现象。其技术方案为：由动力总成、万向轴总成，传动总成和冲击总成组成，动力总成上部与钻杆连接，下部依次连接万向轴总成、传动总成和冲击总成，下部与钻头连接；工作时，钻井液从上接头进入驱动螺杆转动，依次带动相连的螺杆传动轴，齿轮传动轴转动，进而带动齿轮转动，通过齿轮啮合，使得从动齿轮带动冲击锤转动碰撞冲击壳体产生冲击作用，并将碰撞产生的扭转振动传递到下接头，最终传递到钻头，破碎岩石。本发明可以持续产生扭转冲击振动，提高钻头破岩效率，有效减少甚至避免卡钻和粘滑现象产生，均衡扭矩，保护钻头，延长钻头使用寿命，提高钻井速度。

技术领域

本发明涉及一种用于石油天然气页岩气钻井、矿山开采、地质钻井等领域中的螺杆式周向冲击钻井工具。

背景技术

近年来，随着国家对石油天然气需求日益增加，同时对于页岩气的开采也是当今热点，也是一个挑战。因为在钻井过程中，常会因为司钻技术、经验问题以至于送钻不及时或送钻过快，或是因为井壁摩阻问题，造成施加给钻头的钻压不稳定，影响破岩效率，甚至有可能因为钻压突然增大而损坏钻头、崩裂钻头的切削齿等，影响钻进速度。另一方面PDC钻头在钻硬或研磨性地层时，通常没有足够的扭矩来破碎岩石，从而产生卡钻的现象，井下钻杆扭力释放导致钻头失效。油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高，应用常规牙轮钻头钻进，单只钻头进尺少，需要多次起下钻且机械钻速较低；应用螺杆进行复合钻进时，由于深井中温度较高，螺杆寿命低、使用效果不理想；同时在钻探深井超深井中常出现粘滑振动现象，粘滑振动易造成钻具失效，导致机械钻速降低。此外，采用气体钻井技术钻进可较大程度提高机械钻速，但在地层出水的情况下易引起井下复杂情况发生，且气体钻井配套设备多，成本相对较大。

针对以上问题，国内外已尝试了多种工具，取得了一定的提速效果，其中高频扭转冲击类工具占提速工具的主导地位。现场实验和理论研究均表明，该类工具可以给钻头附加高频扭转冲击力，辅助钻头破岩，降低钻柱的粘滑现象，提高机械钻速，降低钻进成本，实现更大的经济效益，同时也更好地保证钻井的安全性，但是扭力冲击器结构复杂，加工装配难度大。

发明内容

本发明的目的是：为了解决钻井过程中的钻头卡钻和钻柱的粘滑导致钻具失效和机械钻速较低的问题，简化扭力冲击器结构，特提供一种螺杆式周向冲击钻井工具，以克服现有技术的缺陷，提高钻进速度。该工具能有效保护钻头，降低成本，提高破岩效率，增加钻井效率。