[发明专利]具有旋转破碎装置的钻井工具短节及其使用方法

说明书

本发明提供了一种具有旋转破碎装置的钻井工具短节及其使用方法，属于石油天然气钻探技术领域，包括短节本体、旋转破碎装置、驱动装置、传动导筒、齿条及弹簧。其中，短节本体一端设有公锥螺纹，另一端设有母锥螺纹，在其周向和/或轴向设有安装孔，并在内部周向对称位置处还设有导向槽。旋转破碎装置由旋转体、轴套、轴颈和齿轮轴、锥形齿等组成。液驱装置可在钻井液作用下转动。传动导筒可在短节本体中作往复运动。齿条与齿轮轴啮合。钻具短节既可以用在近钻头端，也可连续或间断用在钻柱的任意位置。可有效对岩屑块进行破碎，避免井下卡钻事故，同时可达到钻具扶正以及防托压作用，提高钻井效率，降低钻井成本。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻探技术领域，具体而言，涉及一种具有旋转破碎装置的钻井工具短节及其使用方法。

背景技术

目前用于形成井眼的主要破岩工具有牙轮钻头、PDC钻头以及复合钻头等。由于PDC钻头钻进破岩效率较高、相同周期内进尺较多、可靠性及井眼质量较好等优点，目前在石油钻井工程中，PDC钻头被广泛应用于石油天然气钻井作业中。但是尽管如此，由于地层结构、钻井复杂性、岩石受力不平衡性、钻柱偏移等因素，钻井面临着岩屑堆积、井壁掉块塌陷、钻具托压、钻井脱靶等技术难题，特别是岩屑块堆积导致卡钻现象更是成为出现井下事故的重要原因之一。如何有效解决卡钻问题一直以来备受关注，其直接关系钻井效率、钻井技术的提升和发展，而钻井托压也同样无可避免地引起钻柱加不上钻压、钻头无进尺等问题，严重影响钻井效率，提高了钻井成本。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种具有旋转破碎装置的钻井工具短节及其使用方法，旨在改善目前在石油钻井过程中，岩屑块堆积对石油钻井效率的影响，导致钻井成本提高，钻井效率降低等问题，同时对钻进过程中解决钻柱托压、钻柱偏移等问题也有一定作用。

本发明是这样实现的：本发明提供的一种具有旋转破碎装置的钻井工具短节，包括短节本体、旋转破碎装置、驱动装置和传动导筒。

所述短节本体一端设有公锥螺纹，另一端设有母锥螺纹，在所述短节本体内靠近母锥螺纹处开设有至少一个导向槽，所述短节本体上周向和/或轴向开设有至少一个第一安装孔贯穿至内表面，在靠近所述公锥螺纹处内表面设置有第一密封圈槽，在所述第一密封圈槽上部沿所述母锥螺纹方向上设置有放置台阶用于放置弹簧。

所述旋转破碎装置一端为第一旋转体，所述第一旋转体为牙轮形状，其上布置有锥形齿，所述旋转破碎装置另一端为轴颈，所述轴颈远离所述第一旋转体末端设有齿轮轴，所述旋转破碎装置还配套设有轴套，所述轴套与所述轴颈通过轴承副连接，所述轴套上开设有第一滚珠孔，所述旋转破碎装置通过轴套插接入所述第一安装孔内过盈连接。

所述驱动装置包括转轴筒、螺旋叶片及阻液盘，所述转轴筒一端设置有第一滚珠环槽，所述第一滚珠环槽内径向开设有第二滚珠孔，所述阻液盘设置在所述第一滚珠环槽上部，所述阻液盘上开设有一个放液孔，在所述转轴筒剩余部分设有螺旋叶片，所述螺旋叶片沿所述转轴筒轴向呈螺旋状攀升，所述螺旋叶片与所述转轴筒焊接连接或铆接连接，所述阻液盘与所述转轴筒过盈配合连接或焊接连接。

所述传动导筒设有第一圆周平台及第二圆周平台，所述第二圆周平台上开设有导向块槽、齿条插接孔、过液孔、第二安装孔、第二密封圈槽和第二滚珠环槽，所述导向块槽用于安装导向块，所述导向块另一端与所述导向槽间隙配合并能在所述导向槽内自由滑动，并通过阻止块防止传动导筒安装好后脱落，所述齿条插接孔内插接有齿条，所述齿条与所述齿轮轴啮合，所述第二安装孔用于安装驱动装置的转轴筒，通过第一滚珠环槽与所述第二滚珠环槽的配合用以安装滚珠形成轴承副连接，在流体力驱动下可保证所述驱动装置自由转动，所述第一圆周平台与所述放置台阶用以定位弹簧。

在本发明的一种实施例中，所述钻井工具短节最大周向直径应小于井眼直径。

在本发明的一种实施例中，所述短节本体轴向至少开设有一个流道。

在本发明的一种实施例中，所述短节本体两端均设置母锥螺纹。