[发明专利]一种提高钻井机械钻速的振动工具及方法

权利要求书

1.一种提高机械钻速的振动工具，其特征在于：包括从上至下依次设置的上连接套（11）、连接短节（7）、伸缩短节（6）和下连接套（5），所述上连接套（11）和连接短节（7）连接，所述连接短节（7）和伸缩短节（6）滑动连接，所述伸缩短节（6）和下连接套（5）连接；

所述下连接套（5）内设有旋转装置，所述旋转装置连接有转动叶片（3），所述下连接套（5）内固设有过流装置，所述过流装置的过流孔（17）与转动叶片（3）配合可使过流孔（17）周期性开放或闭合，所述过流装置上端连接有内轴（8）且两者相通；

所述伸缩短节（6）与内轴（8）固连，所述内轴（8）可沿轴向上下运动，所述上连接套（11）内设有碟簧（10）和联动活塞（12），所述联动活塞（12）与内轴（8）固连，所述伸缩短节（6）和上连接套（11）之间设有使联动活塞能够压缩碟簧（10）的泄压机构，所述内轴（8）上固设有限位套（13），所述上连接套（11）上端径向设有阻挡限位套（13）向上运动的挡条；

所述泄压机构包括设于连接短节（7）上端与联动活塞（12）之间的液压油腔，所述碟簧（10）被限制在液压油腔内，所述伸缩短节（6）上端与内轴（8）之间设有油通道（16），所述油通道（16）底端为套设在过流装置上的活塞（15），所述油通道（16）与液压油腔连通，所述过流装置为静止套（4），所述静止套（4）沿轴向设有调压孔（14），所述调压孔（14）与活塞（15）所在空间连通，所述静止套（4）上端与内轴（8）连通，所述调压孔（14）位于静止套（4）下部一侧，所述静止套（4）由一体设置的上下两部分组成，所述上部分直径小于下部分，所述下部分与下连接套（5）固连，上部分与内轴（8）相通，所述上部分和下部分均为中空结构且相通，所述过流孔（17）设于下部分的底部端面，所述调压孔（14）设于下部分的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种提高机械钻速的振动工具，其特征在于：所述旋转装置下端设有钻杆扣，所述旋转装置为涡轮（1），所述涡轮（1）上部通过螺纹连接有涡轮连接杆（2），所述涡轮连接杆（2）与转动叶片（3）螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种提高机械钻速的振动工具，其特征在于：所述内轴（8）外壁设有花键（9），所述内轴（8）与连接短节（7）之间通过花键（9）连接。

4.根据权利要求1所述的一种提高机械钻速的振动工具，其特征在于：所述伸缩短节（6）下端与下连接套（5）螺纹连接，所述伸缩短节（6）上端设有颈部，所述颈部与连接短节（7）下部内外接触设置，所述伸缩短节（6）相对于连接短节（7）沿轴向上下运动，所述内轴（8）与伸缩短节（6）螺纹连接或一体设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种提高机械钻速的振动工具，其特征在于：所述过流孔（17）为偏心孔。

6.一种提高钻井机械钻速的方法，将权利要求2所述的提高机械钻速的振动工具与钻具组合连接，其特征在于：开泵注入钻井液，钻井液流过涡轮（1）使涡轮（1）旋转，涡轮（1）带动转动叶片（3）旋转，通过转动叶片（3）与过流装置的配合可周期性开放或闭合过流孔（17），由流量的变化引起工具内部的压力波动，这种压力的变化转化为对联动活塞（12）的轴向作用力；

当压力增大时，联动活塞（12）带动内轴（8）向下运动，同时压缩碟簧（10），当压力下降时，联动活塞（12）及内轴（8）在碟簧（10）弹性能的作用下回复运动，从而使振动工具产生周期性的轴向运动，并带动钻具运动，使钻具和下井壁的静摩擦转换为动摩擦，降低摩阻，提高钻压传递的效果，提高机械钻速。

7.根据权利要求6所述的一种提高钻井机械钻速的方法，其特征在于：所述钻具组合包括从上至下设置的加重杆、钻铤和钻头，所述提高机械钻速的振动工具连接在加重杆、钻铤之间，且上端设有防卡扶正器，并距离钻头150-200m。