CN105649546B - 压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石油钻井等领域中的利用压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具，其技术方案是：上接头、上壳体、下壳体和砧座依次通过丝扣相连；环形挡圈位于上接头与内筒体之间，并通过内筒体轴向定位；碟形弹簧下端与锤座紧挨并轴向定位；活塞与分流套管下端之间采用螺纹连接；折叠弹簧上端与连接套筒连接，下端与定位套筒紧挨并轴向定位；半分环位于在砧座的凹槽中，八方套通过螺纹固定在下壳体上，并卡在下壳体与砧座之间。本发明可有效减小现有水平井、大位移井下部钻具与井壁的摩阻力，解决钻井过程的拖压问题，提高钻井效率的同时，可避免粘卡等井下事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于石油钻井、矿山开采、地质钻探等领域中的压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具。
背景技术
钻井作业时，钻具既要进行竖直方向作业，还需要水平或其他方向作业。当钻具处于竖直方向作业时，钻头与上部钻柱位于同一轴线，钻头连接在钻柱下端向下钻进，钻头能够接收足够的钻压进行钻井作业；而当钻具需要水平方向作业或偏离竖直方向的其它方向作业时，上部钻柱底端需要弯曲相应的角度。由于水平段长以及井底净化效果差等原因，造成钻柱所受摩阻较大，使得井口的钻压无法有效地传递给钻头，对钻头的钻速有非常大的影响，也就无法实现后期的定向钻进，严重时会导致卡钻等井下事故，给水平井、大位移井及浅层水平井等的安全施工带来极大的隐患，增加井下作业的风险。
大多数轴向振动工具需要借助外部动力产生周期性压力脉冲，比如井下动力钻具和涡轮钻具。这类井下工具会增加井下作业的费用以及井下操作的复杂性，因此，需要借助一种振动提速装置，在钻柱底端的轴向上产生振动，可以缓解托压效应，有效地传递钻压，以达到提高钻头钻进速度的作用和目的。
发明内容
本发明的目的在于：为克服现有水平井、大位移井钻进摩阻大，井口钻压无法有效传递给钻头的不足以及现有轴向振动工具使用效果不理想的问题，设计一种压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的井下工具由上接头、上壳体、内筒体、碟形弹簧、锤座、下壳体、折叠弹簧、连接套筒、半分环、八方套、砧座、环形挡圈、分流套管、活塞、底座、垫圈、矩型密封圈、定位套筒、阀门、环形垫圈、O型密封圈组成，其特征在于上接头、上壳体、下壳体和砧座依次通过丝扣相连；环形挡圈位于上接头与内筒体之间，并通过内筒体轴向定位，环形挡圈中间设有通孔，轴向设有均匀分布的4个通孔；分流套管中间设有通孔，上端恰好通过环形挡圈中间通孔；内筒***于分流套管与上壳体之间，两端周向设有均匀分布的4个过流通孔；碟形弹簧位于分流套管的***，由下方的锤座轴向定位，锤座通过内筒体轴向定位；活塞与分流套管之间采用螺纹连接，活塞中间有盲孔，并在盲孔周围设有4个均匀分布的分流通孔；底座与活塞之间采用螺纹连接，底座轴向设有均匀分布的4个过流通孔；阀门上端周向设有均匀分布的4个过流通孔；定位套筒及折叠弹簧位于下壳体与阀门之间，折叠弹簧下方由连接套筒上端进行轴向定位，连接套筒下端与折叠弹簧相连；半分环位于在砧座的凹槽中，八方套通过螺纹固定在下壳体上，并卡在下壳体与砧座之间。
本发明与现有技术比较，其有益效果是：(1)具有压力脉冲式井下工具可以提供一个稳定的周期性高频轴向冲击力；(2)高频振动有效地克服了下部钻具的摩阻力，实现井口钻压的有效传递，提高机械钻速，同时因为工具本身的振动，防止钻具长时间贴在下井壁上，从而避免了粘卡等井下事故的发生。
附图说明
图1为本发明所述的压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具的结构示意图。
图中：1-上接头、2-上壳体、3-内筒体、4-碟形弹簧、5-锤座、6-下壳体、7-折叠弹簧、8-连接套筒、9-半分环、10-八方套、11-砧座、12-环形挡圈、13-分流套管、14-活塞、15-底座、16-垫圈、17-矩型密封圈、18-定位套筒、19-阀门、20-环形垫圈、21-O型密封圈。
图2为本发明图1中A-A面的截面图。
图3为本发明图1中B-B面的截面图。
图4为本发明图1中C-C面的截面图。
图5为本发明图1中D-D面的截面图。
图6为本发明图1中E-E面的截面图。
具体实施方式
根据附图所示，所述的压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具，由上接头、上壳体、内筒体、碟形弹簧、锤座、下壳体、折叠弹簧、连接套筒、半分环、八方套、砧座、环形挡圈、分流套管、活塞、底座、垫圈、矩型密封圈、定位套筒、阀门、环形垫圈、O型密封圈组成，其特征在于上接头1、上壳体2、下壳体6和砧座11依次通过丝扣相连；环形挡圈位于上接头与内筒体之间，并通过内筒体轴向定位，环形挡圈中间设有通孔，轴向设有均匀分布的4个通孔，分流套管中间设有通孔，上端恰好通过环形挡圈中间通孔；内筒体3位于分流套管13与上壳体2之间，两端周向设有均匀分布的4个过流通孔；碟形弹簧4位于分流套管13的***，由下方的锤座5轴向定位，锤座5位于内筒体3内，并通过内筒体3轴向定位；活塞14与分流套管13之间采用螺纹连接，活塞14中间有盲孔，并在盲孔周围设有4个均匀分布的分流通孔，底座15与活塞14之间采用螺纹连接，底座15轴向设有均匀分布的4个过流通孔；阀门19上端周向设有均匀分布的4个过流通孔；定位套筒18及折叠弹簧7位于下壳体6与阀门19之间，折叠弹簧7下方由连接套筒8上端进行轴向定位，连接套筒8下端与折叠弹簧7相连；半分环9卡在砧座11的凹槽中，八方套10通过螺纹固定在下壳体6上，并卡在下壳体6与砧座11之间。
工作时，分流管13上端与环形挡圈12接触，环形挡圈12周向4个过流孔关闭，中间过流孔打开，泥浆通过分流套管13中间孔进入活塞14，并从活塞14下端周围通孔出来，从活塞14与锤座5形成的圆环间隙通过，依次经过底座15的过流孔及阀门19中间通孔。随着泥浆的增多，泥浆压力增大，使得活塞14与分流管13一起向下运动直至与内筒体3接触形成密封腔，底座15和阀门19随碟形弹簧4及折叠弹簧7的压缩向下运动，分流管13与环形挡圈12分离，环形挡圈12周向4个过流孔打开，中间过流孔关闭，内筒体3过流通道出孔与阀门19的通孔连通，泥浆通过环形挡圈12周向4个过流孔沿着分流套管13进入内筒体3过流通道，从阀门19中间通孔流出。各通道连通之后，泥浆压力减小，碟形弹簧4与折叠弹簧7慢慢恢复原来的长度，活塞14与内筒体3分离，分流管13上端与环形挡圈12又接触，内筒体3过流通道出口与阀门19过流孔不再连通，泥浆又重复上述第一个过程，如此反复，压力脉冲式井下工具产生一个稳定的周期性高频轴向冲击力。
Claims (2)
1.压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具，由上接头、上壳体、内筒体、碟形弹簧、锤座、下壳体、折叠弹簧、连接套筒、半分环、八方套、砧座、紧定圆柱销、分流套管、活塞、底座、垫圈、矩型密封圈、定位套筒、阀门、环形垫圈、O型密封圈组成，其特征在于上接头(1)、上壳体(2)、下壳体(6)和砧座(11)依次通过丝扣相连；环形挡圈(12)位于上接头(1)与内筒体(3)之间，并通过内筒体(3)轴向定位，环形挡圈(12)中间设有通孔，轴向设有均匀分布的4个通孔，分流套管(13)中间设有通孔，上端恰好通过环形挡圈(12)中间通孔；内筒体(3)位于分流套管(13)与上壳体(2)之间，并周向设有均匀分布的4个过流通道；碟形弹簧(4)位于分流套管(13)的***，由下方的锤座(5)轴向定位，锤座(5)位于内筒体(3)内，并通过内筒体(3)轴向定位；活塞(14)与分流套管(13)之间采用螺纹连接，活塞(14)中间有盲孔，并在盲孔周围设有4个均匀分布的分流通孔；底座(15)与活塞(14)之间采用螺纹连接，底座(15)轴向设有均匀分布的4个过流通孔；阀门(19)上端周向设有均匀分布的4个过流通孔；定位套筒(18)及折叠弹簧(7)位于下壳体(6)与阀门(19)之间，折叠弹簧(7)下方由连接套筒(8)上端进行轴向定位，连接套筒(8)下端与折叠弹簧(7)相连；半分环(9)位于在砧座(11)的凹槽中，八方套(10)通过螺纹固定在下壳体(6)上，并卡在下壳体(6)与砧座(11)之间。
2.根据权利要求1所述的压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具，其特征在于分流套管(13)与内筒体(3)之间采用H7/n6间隙配合；活塞(14)与内筒体(3)、连接套筒(8)、定位套筒(18)之间采用H7/n6间隙配合。
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