CN106761386B - 一种钻井辅助破岩工具 - Google Patents
一种钻井辅助破岩工具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106761386B CN106761386B CN201710150484.1A CN201710150484A CN106761386B CN 106761386 B CN106761386 B CN 106761386B CN 201710150484 A CN201710150484 A CN 201710150484A CN 106761386 B CN106761386 B CN 106761386B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- striker
- driver
- shell
- flow dis
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 17
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 3
- 206010060904 Freezing phenomenon Diseases 0.000 claims 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
- E21B4/14—Fluid operated hammers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明涉及一种钻井辅助破岩工具，属石油、天然气钻井辅助工具技术领域。该工具包括壳体、上接头、下接头、通流盘和冲击座，壳体的一端装有上接头，另一端装有下接头,壳体内下端通过冲击座装有驱动器，驱动器上方的壳体设置有通流盘，通流盘上通过螺杆衬套装有螺杆转子，螺杆转子与通流盘滑动连接，通流盘与驱动器接触连接。工作时，驱动器往复转动的过程中通过插接件对冲击座形成周向的、高频的往复冲击，该冲击能量经冲击座、壳体传递到钻头，从而实现辅助破岩，具有结构简单、可靠性强，适用性好的特点；有效提高了钻头的破岩效率和钻进速度，特别适用于石油钻井使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井辅助破岩工具，属石油、天然气钻井辅助工具技术领域。
背景技术
随着全球对石油资源的需求增大，易开发的地层石油储量以及开采量都不能满足石油的需求量，石油开采必须向更深的地层、更硬等复杂地层进行。然而，钻头在硬地层以及软硬交错的地层进行破岩时，时常发生卡钻和剧烈的扭转振动。卡钻和剧烈的扭转振动不仅导致破岩效率和钻进速度的降低，而且对钻具组合和钻头是一种极大的伤害。针对上述问题，有必要研制一种钻井辅助破岩工具。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单、可靠性强，适用性好；工作时可将钻井液的流体能量转化为高频振动冲击能量，并将冲击能量传递给钻头，从而提高钻头破岩效率的钻井辅助破岩工具。
本发明的技术方案是：
一种钻井辅助破岩工具，包括壳体、上接头、下接头、通流盘和冲击座，其特征在于：壳体的一端螺纹安装有上接头，壳体的另一端螺纹安装有下接头, 壳体内下端通过冲击座装有驱动器，驱动器上方的壳体设置有通流盘，通流盘上通过螺杆衬套装有螺杆转子，螺杆转子与通流盘滑动连接，通流盘与驱动器接触连接。
所述的壳体由上壳体和下壳体构成，上壳体和下壳体之间螺纹连接。
所述的下接头上设置有阶梯孔，以对冲击座进行轴向限位。
所述的冲击座为六边形的棱柱体，冲击座的中间部位设置有蝴蝶结形的装配孔，与冲击座对应的壳体内壁形状与冲击座轮廓形状对应。
所述装配孔的中间部位设置有隔板，隔板下方装配孔两侧的冲击座上对称设置有冲击座流道。
所述的冲击座对应的壳体上对称设置有壳体流道, 冲击座流道与壳体流道连通。
所述的驱动器呈圆盘状，驱动器的下端面中间部位设置有与装配孔形状对应的插接件，驱动器的上端面中间部位设置有装配杆，装配杆一侧的驱动器端面上设置有截面呈扇形的驱动器分割块。冲击座与驱动器之间通过装配孔和插接件的配合活动连接。
所述的装配孔与插接件之间设置有撞击间隙。
所述的通流盘圆周上设置有外螺纹，与通流盘对应的壳体内壁上设置有内螺纹，通流盘与壳体之间螺纹连接。
所述的通流盘下端面中间部位设置有装配盲孔，通流盘和驱动器之间通过装配杆和装配盲孔的配合接触连接；装配盲孔一侧的通流盘上设置有截面呈扇形的通流盘分割块。
所述的通流盘分割块两侧的通流盘上对称设置有过流孔。
本发明的有益效果在于：
该钻井辅助破岩工具工作时，钻井液驱动螺杆转子在螺杆衬套内往复运动，从而在螺杆衬套末端腔体内形成两个不相通的截面积不断变化的流道，同时把钻井液分为具有液压差的两股钻井液。具有液压差的两股钻井液分别从通流盘上对应的过流孔进入由驱动器、通流盘和壳体构成的两个不相通的腔体内，并经壳体流道和冲击座流道继续下行作用至钻头上，在驱动器、通流盘和壳体构成的腔体内，两个腔体内的钻井液的液压差从负值到正值的交替往复变化，带动驱动器往复转动，由于装配与插接件之间设置有撞击间隙。驱动器往复转动的过程中插接件对冲击座形成周向的、高频的往复冲击，由此产生的机械冲击能量经冲击座、壳体传递到钻头，从而实现辅助破岩。该钻井辅助破岩工具结构简单、可靠性强，适用性好；有效提高了钻头的破岩效率和钻进速度，特别适用于石油钻井使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的冲击座的立体结构示意图；
图3为本发明的冲击座的剖视结构示意图；
图4为本发明的驱动器的剖视结构示意图；
图5为本发明的通流盘的剖视结构示意图；
图6为图1中的A—A向的截面示意图；
图7为图1中的B—B向的截面示意图；
图8为本发明的螺杆转子的动作示意图；
图9为图1中的C—C向的截面示意图。
图中：1、壳体，2、上接头，3、下接头，4、通流盘，5、冲击座，6、驱动器，7、装配孔，8、隔板，9、冲击座流道，10、壳体流道，11、插接件，12、装配杆，13、驱动器分割块，14、装配盲孔，15、通流盘分割块，16、过流孔，17、腔室，18、螺杆衬套，19、螺杆转子。
具体实施方式
该钻井辅助破岩工具包括壳体1、上接头2、下接头3、通流盘4和冲击座5。壳体1的一端螺纹安装有上接头2，壳体1的另一端螺纹安装有下接头3。壳体1由上壳体和下壳体构成，上壳体和下壳体之间螺纹连接，以便于安装维护。
壳体1内下端通过冲击座5装有驱动器6。冲击座5为六边形的棱柱体，冲击座5的中间部位设置有蝴蝶结形的装配孔7，与冲击座5对应的壳体1内壁形状与冲击座5轮廓形状对应，从而将冲击座5固定；装配孔7的中间部位设置有隔板8，隔板8下方装配孔7两侧的冲击座5上对称设置有冲击座流道9；与冲击座5对应的壳体1上对称设置有壳体流道10, 冲击座流道9与壳体流道10连通。
驱动器6呈圆盘状，驱动器6的下端面中间部位设置有与装配孔7形状对应的插接件11，驱动器6的上端面中间部位设置有装配杆12，装配杆12一侧的驱动器6端面上设置有截面呈扇形的驱动器分割块13。驱动器6与冲击座5之间通过插接件11与装配孔7的配合活动连接；装配孔7与插接件11之间设置有撞击间隙。
驱动器6上方的壳体1内设置有通流盘4，通流盘4圆周上设置有外螺纹，与通流盘4对应的壳体1内壁上设置有内螺纹，通流盘4与壳体4之间通过外螺纹和内螺纹的配合螺纹连接。通流盘4的下端面中间部位设置有装配盲孔14，装配盲孔14一侧的通流盘4上设置有截面呈扇形的通流盘分割块15；通流盘分割块15两侧的通流盘4上对称设置有过流孔16。通流盘4和驱动器6之间通过装配杆12和装配盲孔14的配合接触连接；通流盘分割块15与装配杆12紧密接触连接，通流盘分割块15与驱动器分割块13之间呈对称设置，由此将驱动器6与通流盘4之间的壳体1内腔分割成两个相对独立的腔室17。两个相对独立的腔室17分别与与壳体流道10连通。
通流盘4上端面的壳体1内通过螺杆衬套18装有螺杆转子19，螺杆转子19呈曲杆状，螺杆衬套18内壁形状与螺杆转子19对应，螺杆转子19与通流盘4之间为滑动连接。
该钻井辅助破岩工具的下接头3上设置有阶梯孔，以对冲击座5进行轴向限位。上接头2的壁厚大于壳体1的壁厚，由此在连接处形成台阶，形成的台阶在通流盘4的配合下对螺杆衬套18进行轴向定位，螺杆衬套18与壳体1之间通过平键进行周向定位（参见附图1—6）。
该钻井辅助破岩工具工作时，上接头2用于连接钻杆，下接头3用于连接钻头，工作过程中，钻井液驱动螺杆转子19在螺杆衬套18内做往复旋转运动，从而对过流孔16形成逐步的交替遮掩，这一过程致使其中一个过流孔16的过流面积逐步变小，而另一过流孔16过流面积逐步变大，由此使钻进液形成了两股具有压力差的钻井液，随着螺杆转子19的往复旋转运动，就形成了液压差从负值到正值的交替往复变化（参见附图7—8）。两股具有压力差的钻井液通过过流孔16进入至腔室17内后，对驱动器6上的驱动器分割块13的两侧面形成了压力差，从而推动了驱动器6作往复运动。这一过程中，由于驱动器6与冲击座5之间通过插接件11与装配孔7的配合活动连接；且装配孔7与插接件11之间设置有撞击间隙。因此在驱动器6往复运动的过程中，通过插接件11可对装配孔7不断进行周向的、高频的往复冲击（参见附图9），由此产生的机械冲击能量经冲击座5、壳体1传递到钻头，从而实现辅助破岩，并能防止卡钻等现象的发生。
完成推动了驱动器6作往复运动的钻进液，经壳体流道10和冲击座流道9继续下行作用至钻头上。该钻井辅助破岩工具结构简单、可靠性强，适用性好；有效提高了钻头的破岩效率和钻进速度，特别适用于石油钻井使用。
Claims (1)
1.一种钻井辅助破岩工具，包括壳体（1）、上接头（2）、下接头（3）、通流盘（4）和冲击座（5），其特征在于：壳体（1）的一端螺纹安装有上接头（2），壳体（1）的另一端螺纹安装有下接头（3）, 壳体（1）内下端通过冲击座（5）装有驱动器（6），驱动器（6）上方的壳体（1）内设置有通流盘（4），通流盘（4）上通过螺杆衬套（18）装有螺杆转子（19），螺杆转子（19）与通流盘（4）滑动连接，通流盘（4）与驱动器（6）接触连接；所述的壳体（1）由上壳体和下壳体构成，上壳体和下壳体之间螺纹连接；下接头（3）上设置有阶梯孔，以对冲击座（5）进行轴向限位；其特征在于：所述的冲击座（5）为六边形的棱柱体，冲击座（5）的中间部位设置有蝴蝶结形的装配孔（7），装配孔（7）的中间部位设置有隔板（8），隔板（8）下方装配孔（7）两侧的冲击座（5）上对称设置有冲击座流道（9）；与冲击座（5）对应的壳体（1）内壁形状与冲击座（5）轮廓形状对应；从而将冲击座（5）固定；冲击座5对应的壳体（1）上对称设置有壳体流道（10）, 冲击座流道（9）与壳体流道（10）连通；
所述的驱动器（6）呈圆盘状，驱动器（6）的下端面中间部位设置有与装配孔（7）形状对应的插接件（11），装配孔（7）与插接件（11）之间设置有撞击间隙；驱动器（6）的上端面中间部位设置有装配杆（12），装配杆（12）一侧的驱动器（6）端面上设置有截面呈扇形的驱动器分割块（13），冲击座（5）与驱动器（6）之间通过装配孔（7）和插接件（11）的配合活动连接；
所述的通流盘（4）圆周上设置有外螺纹，与通流盘（4）对应的壳体（1）内壁上设置有内螺纹，通流盘（4）与壳体（1）之间螺纹连接；通流盘（4）下端面中间部位设置有装配盲孔（14），通流盘（4）和驱动器（6）之间通过装配杆（12）和装配盲孔（14）配合接触连接；装配盲孔（14）一侧的通流盘（4）上设置有截面呈扇形的通流盘分割块（15）；通流盘分割块（15）两侧的通流盘（4）上对称设置有过流孔（16）；
工作过程中，钻井液驱动螺杆转子（19）在螺杆衬套（18）内做往复旋转运动，从而对过流孔（16）形成逐步的交替遮掩，这一过程致使其中一个过流孔（16）的过流面积逐步变小，而另一过流孔（16）过流面积逐步变大，由此使钻进液形成了两股具有压力差的钻井液，随着螺杆转子（19）的往复旋转运动，就形成了液压差从负值到正值的交替往复变化；两股具有压力差的钻井液通过过流孔（16）进入至腔室（17）内后，对驱动器（6）上的驱动器分割块（13）的两侧面形成了压力差，从而推动了驱动器（6）作往复运动；这一过程中，由于驱动器（6）与冲击座（5）之间通过插接件（11）与装配孔（7）的配合活动连接；且装配孔（7）与插接件（11）之间设置有撞击间隙；因此在驱动器（6）往复运动的过程中，通过插接件（11）可对装配孔（7）不断进行周向的、高频的往复冲击，由此产生的机械冲击能量经冲击座（5）、壳体（1）传递到钻头，从而实现辅助破岩，并能防止卡钻现象的发生；完成推动了驱动器（6）作往复运动的钻进液，经壳体流道（10）和冲击座流道（9）继续下行作用至钻头上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710150484.1A CN106761386B (zh) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | 一种钻井辅助破岩工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710150484.1A CN106761386B (zh) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | 一种钻井辅助破岩工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106761386A CN106761386A (zh) | 2017-05-31 |
| CN106761386B true CN106761386B (zh) | 2019-04-02 |
Family
ID=58962631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710150484.1A Expired - Fee Related CN106761386B (zh) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | 一种钻井辅助破岩工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106761386B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107386961B (zh) * | 2017-08-04 | 2023-08-11 | 四川深远石油钻井工具股份有限公司 | 一种钻井提速装置 |
| CN107386960B (zh) * | 2017-08-04 | 2023-07-04 | 四川深远石油钻井工具股份有限公司 | 一种带有复合钻头的钻井提速装置 |
| CN113187455B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-03-14 | 长江大学 | 一种脉冲连续射流热融可燃冰开采工具 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109906C1 (ru) * | 1996-07-04 | 1998-04-27 | Институт горного дела СО РАН | Погружная ударная машина |
| CN103291214A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-11 | 中国石油大学(华东) | 往复式液动冲击器 |
| CN104120971A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-10-29 | 西南石油大学 | 一种提供单向冲击的扭转发生器 |
| CN105134067A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-09 | 西南石油大学 | 一种钻井用连续液压锤 |
| CN105178846A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-23 | 中国石油天然气集团公司 | 减震破岩工具 |
| CN105927147A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-07 | 西南石油大学 | 一种冲击钻井提速工具与方法 |
| CN206539310U (zh) * | 2017-03-14 | 2017-10-03 | 长江大学 | 一种钻井辅助破岩工具 |
-
2017
- 2017-03-14 CN CN201710150484.1A patent/CN106761386B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109906C1 (ru) * | 1996-07-04 | 1998-04-27 | Институт горного дела СО РАН | Погружная ударная машина |
| CN103291214A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-11 | 中国石油大学(华东) | 往复式液动冲击器 |
| CN104120971A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-10-29 | 西南石油大学 | 一种提供单向冲击的扭转发生器 |
| CN105134067A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-09 | 西南石油大学 | 一种钻井用连续液压锤 |
| CN105178846A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-23 | 中国石油天然气集团公司 | 减震破岩工具 |
| CN105927147A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-09-07 | 西南石油大学 | 一种冲击钻井提速工具与方法 |
| CN206539310U (zh) * | 2017-03-14 | 2017-10-03 | 长江大学 | 一种钻井辅助破岩工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106761386A (zh) | 2017-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106150349B (zh) | 一种周向轴向负压冲击提速工具 | |
| CN103774983B (zh) | 射流式扭转冲击钻井工具 | |
| CN102191915B (zh) | 一种谐振脉冲振动钻井装置 | |
| CN104563862B (zh) | 复合冲击钻井工具 | |
| CN103628815B (zh) | 一种近钻头扭转、振荡耦合冲击器 | |
| CN103628819B (zh) | 一种近钻头扭转冲击器 | |
| CN106761386B (zh) | 一种钻井辅助破岩工具 | |
| CN203701951U (zh) | 一种扭转冲击发生器 | |
| CN103075097A (zh) | 一种扭转冲击钻井提速工具 | |
| CN104329019B (zh) | 一种高频钻井冲击器 | |
| CN107605396A (zh) | 一种分流式射吸液动冲击器 | |
| CN206129207U (zh) | 基于涡轮与凸轮的新型振荡冲击器 | |
| CN105804658A (zh) | 冲击破碎式pdc钻头 | |
| CN206539310U (zh) | 一种钻井辅助破岩工具 | |
| CN216360982U (zh) | 一种耦合冲击钻井提速器 | |
| CN203594365U (zh) | 近钻头扭转冲击器 | |
| CN201031614Y (zh) | 一种钻井用液动冲击器 | |
| CN108222873B (zh) | 复合振动冲击器 | |
| CN112901063B (zh) | 一种射吸式钻井提速工具 | |
| CN110984851B (zh) | 一种大功率钻井轴向冲击提速工具 | |
| CN112983260A (zh) | 一种复合冲击防掉钻井提速器 | |
| CN203594356U (zh) | 近钻头扭转、振荡耦合冲击器 | |
| CN208845097U (zh) | 一种复合冲击钻井提速装置 | |
| CN104989307A (zh) | 一种水力振荡周向冲击器 | |
| CN109025804B (zh) | 涡轮式轴向冲击器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190402 |