[实用新型]一种具有锤杆往复自冲击结构的破岩提速工具

说明书

本实用新型公开了一种具有锤杆往复自冲击结构的破岩提速工具，包括接头、钻头体和阀式冲击器，所述接头与钻头体连接形成内腔体，所述内腔体包括主腔体，所述主腔体上部的圆柱形入液通道和下部的底面直径大于所述入液通道的同轴圆柱形活塞腔，所述入液通道与所述活塞腔之间设置变截面的阀座；所述钻头体下部设置锤杆滑道；所述主腔体内设置阀式冲击器，所述阀式冲击器包括阀座、活塞冲锤和弹簧，活塞冲锤在弹簧和液动力的作用下做往复运动，与钻头配合，实现局部冲击辅助刮切的破岩机理，达到破岩提速的目的，且结构简单，既可同时设计多个往复自冲击结构，也可同时设计多根锤杆，进一步提高冲击辅助刮切的破岩效率。

技术领域

本实用新型属于石油天然气钻探领域，具体涉及一种具有锤杆往复自冲击结构的破岩提速工具。

背景技术

钻头是钻井工程中用以破碎岩石、形成井筒的破岩工具。伴随石油工业的油气勘探开发，浅层油气资源日益衰竭，石油行业所钻井愈来愈深，地层年代愈来愈久远，岩石愈来愈硬，提高深井钻速的问题成为钻井界研究的重要课题之一。

现今钻井工程使用的常规钻头主要有牙轮钻头、PDC钻头和冲旋钻头。近年来，随着油气钻井工程向深层地层进军，硬地层钻进的难题日益突出，传统的牙轮钻头和PDC钻头已不能很好的满足钻井工程的需要，当钻遇硬地层时，极易出现钻头的意外损坏，钻井效率低，钻头寿命短，钻井周期长，成本高，冲击旋转钻井技术是解决硬岩钻进难题最有效的方法之一。

冲击旋转钻井技术是石油行业独具特色的、能显著提高钻速的工艺技术方法。传统的冲击钻井是直接将潜孔冲击器产生的冲击力作用在钻头上，依靠钻头齿的瞬间冲击力实现对井底岩石的破碎，这样钻头齿在周期性冲击力的作用下极易被损伤，严重影响钻头的使用寿命，并且需要依赖单独的潜孔冲击器提供脉动冲击载荷。

现有技术中，具有往复式自冲击结构的钻头，要么采用多段式冲锤，要么采用复杂的驱动结构，结构相对复杂，又由于钻头的内部空间有限，导致不能同时设计多个冲头，从而不能更好的提高破岩效率，且成本还高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有锤杆往复自冲击结构的破岩提速工具，其实现锤杆往复自冲击的结构相对简单，解决了不能同时设计多个冲头的问题，从而能够在低成本的前提下，获得更好的提速效率，解决钻进高强度、高研磨性地层钻井效率低、钻头寿命短、成本高等难题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种具有锤杆往复自冲击结构的破岩提速工具，包括接头和钻头体，所述钻头体下端设置固定切削结构，所述固定切削结构上设置固定切削齿，所述钻头体的内腔通过所述固定切削结构内部的水眼与外界连通；所述接头与钻头体连接形成内腔体，所述内腔体包括主腔体，所述主腔体上部的圆柱形入液通道和下部的底面直径大于所述入液通道的同轴圆柱形活塞腔，所述入液通道与所述活塞腔之间设置变截面的阀座；所述钻头体下部设置锤杆滑道；所述主腔体内设置阀式冲击器，所述阀式冲击器包括活塞冲锤和弹簧，所述活塞冲锤包括锤头和锤杆；所述锤头通过下端压缩的弹簧的张力顶置在所述阀座上，所述锤杆从下往上穿过锤杆滑道，并与所述锤头下端连接；所述锤头的上部为圆台；当所述锤杆位于最低点时，所述锤杆的冲头超出所述固定切削结构，保证锤头能在钻进的过程中对岩石进行冲击。

在未施加液动冲击力时，由于所述弹簧仍然处于压缩状态，提供弹性张力，将所述锤头的圆台顶置在所述阀座上，将入液通道与活塞腔之间密封隔离，便于在施加液动冲击力时，在入液通道内形成局部的高压，从而可产生较大的冲击力，推动活塞冲锤向下运动。

另外，所述的钻头体为常规的钻头结构，在使用时，其上端接头通过螺纹与上部钻具连接。