一种磁基扭转冲击钻具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105971492A(43)申请公布日2016.09.28(21)申请号201610399777.9(22)申请日2016.06.08(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人祝效华纪文童华(51)Int.Cl.E21B1/22(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种磁基扭转冲击钻具(57)摘要本发明提供了一种磁基扭转冲击钻具，主要由：上接头，防掉螺母，防掉挡盘，支撑挡圈，壳体，涡轮，锤体固定腔，冲击锤，花键，钻头接头，固定腔挡盘，磁铁，支撑筒，传动轴和防掉拉杆组成，所述壳体和钻头接头由花键连接，壳体和上接头通过螺纹连接。工作时，钻井液带动涡轮旋转，涡轮通过传动轴将动能传递给下端锤体固定腔，固定于腔内的冲击锤在旋转过程中不断撞击壳体上的承撞块，冲击能量通过钻头接头传递至钻头用于破岩。磁铁用于此扭转冲击器的冲击组件，被固定在冲击锤内侧端面，当冲击锤撞击承撞块后，锤体会在冲击力作用下向固定腔内侧移动，并在冲击结束后凭磁铁斥力复位。本发明可形成用于破岩的高频扭向冲击力，降低钻头粘滑振动。CN105971492ACN105971492A权利要求书1/1页1.一种磁基扭转冲击钻具，主要由：上接头（1），防掉螺母（2），防掉挡盘（3），支撑挡圈（4），壳体（5），涡轮（6），锤体固定腔（7），冲击锤（8），花键（9），钻头接头（10），固定腔挡盘（11），磁铁（12），支撑筒（13），传动轴（14）和防掉拉杆（15）组成，其特征在于上接头（1）通过螺纹与壳体（5）连接，壳体（5）通过花键（9）与下部钻头接头（10）连接形成扭转冲击器的内部空腔结构；传动轴（14）通过防掉拉杆（15），防掉螺母（2）和防掉挡盘（3）固定，传动轴（14）上装有涡轮（6），传动轴（14）下端通过螺纹与锤体固定腔（7）连接；锤体固定腔（7），冲击锤（8），固定腔挡盘（11）和磁铁（12）一同组成磁基扭转冲击钻具的冲击组件；冲击组件所在部位的壳体（5）内侧圆柱筒上对称分布有两个具有确定角度的三角形承撞块，冲击锤（8）的撞击面与承撞块的承撞面相互撞击形成瞬时扭向冲击；锤体固定腔（7）周向对称分布有两个固定槽，可以将两个冲击锤（8）分别插入固定槽中，固定槽可以固定冲击锤（8）并为冲击锤（8）的往复运动提供确定轨道；锤体固定腔（7）下端不封闭，使其能在两个冲击锤（8）插入固定槽后，将固定腔挡盘（11）焊接在锤体固定腔（7）下端从而形成密闭空腔；冲击锤（8）内侧端面上通过螺钉连接有磁铁（12），且两个冲击锤（8）内侧端面上相对安装的两块磁铁（12）必须按照同名磁极相斥的方式安装，以保证两个冲击锤（8）在受到承撞块反作用冲击力后能沿固定槽提供的确定轨道向空腔内侧移动，并在运动到轨迹终点时，磁铁（12）能提供足够斥力使两个冲击锤（8）沿固定槽轨道回到原位，与锤体固定腔（7）上的固定槽内壁卡口贴合，在此运动过程中，扭转冲击器实现提供高频扭向冲击的作用，并使两冲击锤（8）在承撞块反冲击力和磁铁（12）斥力的相互作用下沿固定槽确定轨道进行往复运动，提供周期性扭转冲击载荷。2.根据权利要求1所述的一种磁基扭转冲击钻具，其特征在于：锤体固定腔（7）周向对称分布有两个固定槽的开口形状要与冲击锤（8）的锤身形状相同，以保证冲击锤（8）的锤身能正好贴合固定槽内侧表面插入槽中。3.根据权利要求1所述的一种磁基扭转冲击钻具，其特征在于：冲击组件所在部位的壳体（5）内侧圆柱筒上对称分布有两个三角形承撞块，其承撞面倾斜角度要与冲击锤（8）的撞击面倾斜角度相同。2CN105971492A说明书1/3页一种磁基扭转冲击钻具技术领域[0001]本发明是一种用于石油天然气钻井工程领域的井下冲击钻具，具体涉及一种磁基扭转冲击钻具。背景技术[0002]近年来，随着国家对石油、天然气需求大幅增加，石油天然气的开发也日益增多。但是，在石油天然气开采过程中，当遇到硬质地层或开采超深井的下部地层时，PDC钻头通常没有足够的扭矩来破坏硬质地层岩石，从而使钻头瞬时停止转动，这时由于上部钻具依然连续不断的提供扭矩，因此会使扭矩在钻柱中积蓄，当钻柱中积蓄的扭矩达到足以破坏岩层时，扭矩能量瞬间释放，PDC钻头会以一个更高的转速进行破岩，产生PDC钻头钻进过程中的粘滑振动现象。目前常采用的解决方法是在PDC钻头上部连接一个扭转冲击器，为钻头提供低幅高频的扭转冲击，来解决钻井过程中出现的粘滑振动问题。[0003]目前国内使用的扭转冲击器主要是从国外进口，其内部传动、冲击部件结构复杂，冲击过程中振动大，导致使用寿命短。若扭转冲击器在使用过程中失效，则又会重新导致PDC钻头出现粘滑振动现象