[发明专利]一种复合冲击钻井工具

说明书

本发明公开了一种复合冲击钻井工具，包括套筒，套筒内沿长度方向由上至下依次设置有自激振荡腔、端盖和锤座，锤座内依次设有冲击锤和换向座，冲击锤内设有换向套，换向座内设有主喷嘴，锤座下端连接钻头；端盖和换向套均沿轴向设有中心孔，高压钻井液经过端盖、换向套的中心孔及主喷嘴组成的中心流道。本发明能同时产生轴向和扭转冲击，有效提高钻压，减少粘滑现象，结构简单工作可靠的复合冲击器。

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，具体涉及一种复合冲击钻井工具。

背景技术

提高深部硬地层的机械钻速是钻探行业永恒的目标，冲击破岩钻井技术是当前深井、超深井钻进硬地层应用效果较好的高效破岩技术。在目前的钻井提速工具当中，具有单一轴向冲击功能的冲击器适用于硬脆和硬塑性地层，可提高钻头破岩效率，但易产生瞬间“粘滑”现象，由于过大的轴向冲击可能导致钻头吃入地层过深，在提高机械钻速的同时增加了破岩扭矩，进一步加剧了钻头的粘滑振动。具有单一的周向冲击功能适用于硬夹地层，可施加周向冲击扭矩来消除钻头“粘滑”现象，但不能施加轴向冲击载荷提高钻头牙齿吃深，即两类工具各有优缺点。因此，在我国石油资源勘探开发需求迫切和钻井市场化的大形势下，提出一种切实可行的，能够进一步提高深部硬地层和复杂地层机械钻速和钻探效率的钻井技术及其配套工具十分必要，提出新型破岩钻具在钻井提速方面具有重要意义

传统的旋冲钻井和扭冲钻井冲击方式维度单一，为减少或者消除钻头在硬地层中“粘滑”现象的同时，通过施加轴向冲击载荷提高钻头牙齿吃深，进一步提高钻头的破岩效率，提出了一种新型复合冲击钻井工具，使钻具兼有轴向冲击和扭向冲击两种钻井冲击破岩的优点，其基本思路就是将轴向脉动冲击与扭转冲击破岩方式联合起来，将钻井液能量转换成轴向和扭向交替的高频冲击机械能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种复合冲击钻井工具，能同时产生轴向和扭转冲击，有效提高钻压，减少粘滑现象，结构简单工作可靠的复合冲击器。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种复合冲击钻井工具，包括套筒，套筒内沿长度方向由上至下依次设置有自激振荡腔、端盖和锤座，锤座内依次设有冲击锤和换向座，冲击锤内设有换向套，换向座内设有主喷嘴，锤座下端连接钻头；端盖和换向套均沿轴向设有中心孔，高压钻井液经过端盖、换向套的中心孔及主喷嘴组成的中心流道。

按照上述技术方案，换向套中心孔上下贯穿换向套，钻井液进入换向套中心孔，进而向下流动；钻井液部分进入换向套中心孔中，部分进入冲击锤与锤座之间，进入冲击锤与锤座之间的钻井液可以驱动冲击锤旋转，进而往复撞击锤座，并将冲击扭矩传递至锤座，进而通过锤座传递给钻头。

按照上述技术方案，锤座与套筒之间设有锁紧环，进行轴向定位安装，锁紧环包括沿周向分布的多个扇形锁紧块；套筒下部通过花键与锤座连接，通过花键配合传递钻头破岩扭矩。

按照上述技术方案，换向套的底部具有扶正面与换向座扶正面接触，在换向套顶部设置扶正面与端盖下部扶正面接触，使换向套的上端与下端均在径向受到限制，使得换向套在旋转的过程中有扶正面的支撑；端盖下方开有一大一小两阶梯孔，上下一组大孔和一组小孔，分别用于扶正安装冲击锤和换向套。

按照上述技术方案，自激振荡腔上沿轴向由上至下依次设有上喷嘴、谐振腔室和下喷嘴，谐振腔室的出口端设有碰撞壁。

按照上述技术方案，端盖底部沿周向布置有多个连接孔，端盖通过螺栓或螺钉与锤座连接固定，螺栓或螺钉穿过连接孔与锤座连接。

按照上述技术方案，主喷嘴的喷嘴直径小于换向套中心孔的直径。

按照上述技术方案，锤座内圈沿周向分布有多个排液槽，换向座具有卡设于排液槽内的凸棱；