[发明专利]基于转子驱动的液力脉冲振动一体化工具

说明书

本发明公开了一种基于转子驱动的液力脉冲振动一体化工具，包括：壳体；依次首尾传动连接的振动执行机构、脉冲发生机构、上传动机构、转子驱动机构和下传动机构。使用时，转子驱动机构启动，将动力向下传递给下传动机构，下传动机构将动力传递给钻头进行破岩。与此同时，转子驱动机构将动力向上传递给上传动机构，上传动机构将动力传递给脉冲发生机构，脉冲发生机构将上传动机构传递的转动转换为轴向往复移动，以实现驱动振动执行机构的沿着轴向往复移动，而振动执行机构与钻柱连接，进而实现了整个液力脉冲振动一体化工具的脉冲振动，提高了钻头的破岩能力，同时减小了液力脉冲振动一体化工具及钻柱与井壁之间的摩阻和托压，提高了钻压传递效率。

技术领域

本发明涉及油气勘探、地质勘探、地热井开发技术领域，尤其是涉及一种基于转子驱动的液力脉冲振动一体化工具。

背景技术

随着诸如页岩气和页岩油等非常规油气资源勘探开发进程不断拓展，水平井和大位移斜度井的比例越来越高。而在水平井和大位移斜度井的钻井施工过程中，由于钻柱与井壁之间托压和摩阻现象普遍存在，常常导致钻井时效低及井眼轨迹控制困难等。

而水力振动器依靠内部脉冲发生机构中的动静盘阀之间的过流面积变化来产生周期性压力脉冲从而推动整个工具产生高频振动的方式，可以起到有效减小托压和摩阻的作用，但是其在钻井过程中需要与螺杆钻具配合使用，从而使得整个钻柱的循环压耗较高，并且水力振动器接在与钻头有一定距离的钻柱中间，其振动作用无法直接作用于钻头进行破岩，使得钻头的破岩能量没有得到有效提升。

因此，如何减小钻柱与井壁间摩阻及托压，提高钻头破岩能量是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于转子驱动的液力脉冲振动一体化工具，能够减小钻柱与井壁间摩阻及托压，提高钻头破岩能量。

为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于转子驱动的液力脉冲振动一体化工具，包括:

壳体；

依次首尾传动连接的振动执行机构、脉冲发生机构、上传动机构、转子驱动机构和下传动机构，所述振动执行机构、脉冲发生机构、上传动机构、转子驱动机构和下传动机构均安装于所述壳体内，所述下传动机构用于与钻头连接，所述振动执行机构的顶端用于与钻柱连接；

所述脉冲发生机构能够将所述上传动机构传递的转动转换为轴向往复移动，以实现所述振动执行机构的沿着轴向往复移动。

在一个具体实施方案中，所述脉冲发生机构包括第一接头、第二接头、芯轴、凸轮和第一弹性复位件；

所述第一接头和所述第二接头均与所述壳体连接，且所述第一接头位于所述振动执行机构的底端，所述第二接头的顶端与所述第一接头的底端连接，所述第一接头上开设有与所述振动执行机构的内腔导通的锥形通孔，且所述锥形通孔沿着远离所述振动执行机构的方向，直径逐渐变大；

所述第一弹性复位件用于所述芯轴的复位，所述凸轮的顶端支撑所述芯轴的底端，所述凸轮的顶面为波浪面，且所述凸轮与所述上传动机构的驱动端传动连接；

沿着所述芯轴的轴向，所述芯轴可滑移安装在所述第二接头内，且所述芯轴的顶端能够伸到所述锥形通孔内；

所述芯轴的侧壁上开设有与所述芯轴的内腔顶端导通连接的第一径向过流孔，所述第一径向过流孔与所述第二接头的内腔导通，所述第二接头的内腔与所述锥形通孔的底端导通连接。

在另一个具体实施方案中，所述芯轴上设置有凸台；

所述凸台的外壁与所述壳体的内壁可滑移连接；

所述第一弹性复位件外套所述芯轴，且所述第一弹性复位件的顶端与第二接头的底端抵接，所述第一弹性复位件的底端与所述凸台的顶端抵接。