CN107842307B - 一种钻井用扭力冲击器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井用扭力冲击器及方法。其技术方案是：在上接头的内侧下部设有滤网，在上接头和外筒连接处设有上盘片，所述上盘片上设有两个阀孔A，在外筒的内侧设有中心孔，中心孔的外侧设有冲击块，在冲击块的底部设有冲击块底部轴承片，在冲击块的外侧设有固定阀块，在冲击块底部轴承片的下部设有下盘片，在固定阀块的上部设有入口盘片，入口盘片的两侧为对称设置，在两侧分别开设有两个导液孔，第一导液孔B和第二导液孔C，下盘片上开有四个椭圆的泄压孔。本发明的有益效果是：本发明采用了直接冲击工具本体的方式来实现对钻头的高频扭力冲击，由于冲击锤直接作用于钻具本体上，因此结构更加简单，使用更加可靠，寿命大大延长。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井工具，特别涉及一种钻井用扭力冲击器及方法。
背景技术
深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井，到现在为止还是世界性的、普遍性的难题。在这种地层钻井，机械钻速慢、蹩跳钻严重、直井防斜和纠斜困难，钻具事故多，钻头、扶正器磨损严重，井径问题等等。地层坚硬，研磨性强，岩性变化大、可钻性差，有时一天只钻进1～2米，钻进效率很低。地层不均质，夹层多，软硬交错，蹩跳钻严重，钻具事故频发，导致许多类型的钻头的钻进效果很差，且使用寿命很短。镶齿牙轮钻头牙齿很快就冲击碎裂，磨损也很快；金刚石钻头钻压小了吃入性很差，钻压大了扭矩太大，时刻发生 “粘-滑”现象，也就是钻头制动—钻柱严重扭转—钻头加部分钻柱释放扭矩加速旋转。这种现象一是不能有效地切削地层，二是容易发生钻柱倒扣事故。目前，研制的解决上述问题的扭力冲击工具，这些工具实现扭冲的方法不尽相同，从驱动方式上看，可分为钻井液间接驱动型和钻井液直接驱动型，目前的产品，存在的问题比较多，深井、硬地层的钻井效率低，且使用寿命较短。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种钻井用扭力冲击器及方法，本发明钻井液直接驱动型，结构更简单可靠，使用寿命长，更好地提高深井、硬地层的钻井效率。
本发明提到的一种钻井用扭力冲击器，其技术方案是：包括短节，短节包括上接头和外筒，上接头上端为钻杆母扣，外筒下端为钻头母扣，上接头和外筒 之间通过螺纹连接，在短节的内部包括上盘片、下盘片、固定阀块、冲击块、入口盘片、冲击块、冲击块底部轴承片、滤网，在上接头的内侧下部设有滤网，在上接头和外筒连接处设有上盘片，所述上盘片上设有两个阀孔A，在外筒的内侧设有中心孔，中心孔的外侧设有冲击块，在冲击块的底部设有冲击块底部轴承片，在冲击块的外侧设有固定阀块，固定阀块通过阀块定位销与外筒连接，在冲击块底部轴承片的下部设有下盘片，下盘片通过下盘片固定螺栓与固定阀块的底部连接， 在固定阀块的上部设有入口盘片，入口盘片的两侧为对称设置，在两侧分别开设有两个导液孔，第一导液孔B和第二导液孔C，下盘片上开有四个椭圆的泄压孔。
上述的两个阀孔A、第一导液孔B和第二导液孔C、泄压孔与冲击块、固定阀块间形成的容腔构成第一压力腔a和第二压力腔b。
上述第一压力腔a和第二压力腔b之间可实现高压腔与低压腔的转换。
上述的上盘片通过螺钉与冲击块固定在一起的，上盘片与固定阀块的入口盘片是平面接触密封的。
上述的第一导液孔B与第一压力腔a是连通的；第二导液孔C与第二压力腔b是连通的。
上述入口盘片、下盘片、和上盘片材质为钨钢。
本发明提到的一种钻井用扭力冲击器的使用方法，包括以下步骤：
首先上接头的上部通过钻杆母扣与钻杆连接，外筒的下部通过钻头母扣与钻头连接，通过井口装备将该装备下入井中，大部分钻井液通过中心孔，并产生一定的压力降，装置的动力来自于压力降，当钻井液经过滤网过滤，然后通过上盘片的阀孔A进入固定阀块上部入口盘片上的第一导液孔B时，压力腔a底部泄压孔封闭，压力腔a成为高压腔，压力推动冲击块逆时针转动冲击固定阀块逆时针冲击外筒；这时第一导液孔B关闭，阀孔A与入口盘片上的第二导液孔C连通，压力腔b底部泄压孔关闭，压力腔b成为高压腔，压力推动冲击块顺时针转动并冲击固定阀块顺时针冲击外筒，使钻头受到一个顺时针转动的冲击力，冲击力使钻头牙齿更好的切削地层岩石；冲击块的转动冲击是高频冲击。
本发明的有益效果是：本发明设有入口盘片、下盘片、上盘片，防止钻井液冲蚀阀孔、具有更好的平面密封作用，以及起到滑动轴承的作用，可长时间稳定工作，相对于用钻井液间接驱动的工具，本发明省去了把钻井液转换成扭矩的叶轮、涡轮、螺杆马达等装置，这些装置零部件数量多且难以加工，还不能保证可以有长时间有效工作，这就减少了生产成本有，减少了使用成本，相对于其他用钻井液直接驱动的扭冲工具，本发明采用了直接冲击工具本体的方式来实现对钻头的高频扭力冲击，由于冲击锤直接作用于钻具本体上，因此结构更加简单，使用更加可靠，寿命大大延长。
附图说明
附图1是本发明结构的剖视图；
附图2是本发明F-F位置截面图；
附图3是本发明D-D位置截面图；
附图4是本发明E-E位置截面图；
附图5是下盘片的结构示意图；
图中：外筒1、阀块定位销2、固定阀块3、入口盘片4、下盘片5、下盘片固定螺栓6、冲击块7、上盘片8、螺钉9、冲击块底部轴承片10、上接头11、滤网12。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1，本发明提到的一种钻井用扭力冲击器，包括短节，短节包括上接头11和外筒1，上接头11上端为钻杆母扣，外筒1下端为钻头母扣，上接头11和外筒1 之间通过螺纹连接，在短节的内部包括上盘片8、下盘片5、固定阀块3、冲击块7、入口盘片4、冲击块7、冲击块底部轴承片10、滤网12，在上接头11的内侧下部设有滤网12，在上接头11和外筒1连接处设有上盘片8，所述上盘片8上设有两个阀孔A，在外筒1的内侧设有中心孔，中心孔的外侧设有冲击块7，在冲击块7的底部设有冲击块底部轴承片10，在冲击块7的外侧设有固定阀块3，固定阀块3通过阀块定位销2与外筒1连接，在冲击块底部轴承片10的下部设有下盘片5，下盘片5通过下盘片固定螺栓6与固定阀块3的底部连接， 在固定阀块3的上部设有入口盘片4，入口盘片4的两侧为对称设置，在两侧分别开设有两个导液孔，第一导液孔B和第二导液孔C，用于导入高压钻井液，下盘片5上开有四个椭圆的泄压孔，泄压孔用于高压腔转换成低压腔时的压力释放。
结合图3，两个阀孔A、第一导液孔B和第二导液孔C、泄压孔与冲击块7、固定阀块3间形成的容腔构成第一压力腔a和第二压力腔b。
另外，所述第一压力腔a和第二压力腔b之间可实现高压腔与低压腔的转换，高压钻井液推动冲击块向低压腔方向运动而冲击固定阀块，于此同时，高压腔与低压腔相互转化，冲击块再次运动，再次冲击固定阀块，如此循环往复。
结合图2，上盘片8通过螺钉9与冲击块7固定在一起的，上盘片8与固定阀块3的入口盘片4是平面接触密封的。
结合图3和图4，第一导液孔B与第一压力腔a是连通的；第二导液孔C与第二压力腔b是连通的。
还有，入口盘片4、下盘片5、和上盘片8材质为钨钢，延长使用寿命。
上盘片、下盘片，固定阀块、冲击块、入口盘片、底部轴承、定位销、固定螺钉、滤网等组成的一个冲击装置。
本发明提到的一种钻井用扭力冲击器的使用方法，包括以下步骤：
首先上接头11的上部通过钻杆母扣与钻杆连接，外筒1的下部通过钻头母扣与钻头连接，通过井口装备将该装备下入井中，大部分钻井液通过中心孔，并产生一定的压力降，装置的动力来自于压力降，当钻井液经过滤网12过滤，然后通过上盘片8的阀孔A进入固定阀块3上部入口盘片4上的第一导液孔B时，压力腔a底部泄压孔封闭，压力腔a成为高压腔，压力推动冲击块逆时针转动冲击固定阀块3逆时针冲击外筒；这时第一导液孔B关闭，阀孔A与入口盘片4上的第二导液孔C连通，压力腔b底部泄压孔关闭，压力腔b成为高压腔，压力推动冲击块7顺时针转动并冲击固定阀块3顺时针冲击外筒，使钻头受到一个顺时针转动的冲击力，冲击力使钻头牙齿更好的切削地层岩石；冲击块7的转动冲击是高频冲击，因此住的钻头，得到及时的解除，并对钻头齿牙前的地层冲击切削，提高了切削效率。
本发明设有入口盘片、下盘片、上盘片，防止钻井液冲蚀阀孔、具有更好的平面密封作用，以及起到滑动轴承的作用，可长时间稳定工作，相对于用钻井液间接驱动的工具，本发明省去了把钻井液转换成扭矩的叶轮、涡轮、螺杆马达等装置，这些装置零部件数量多且难以加工，还不能保证可以有长时间有效工作，这就减少了生产成本有，减少了使用成本，相对于其他用钻井液直接驱动的扭冲工具，本发明采用了直接冲击工具本体的方式来实现对钻头的高频扭力冲击，由于冲击锤直接作用于钻具本体上，因此结构更加简单，使用更加可靠，寿命大大延长。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种钻井用扭力冲击器，包括短节，其特征是：短节包括上接头（11）和外筒（1），上接头（11）上端为钻杆母扣，外筒（1）下端为钻头母扣，上接头（11）和外筒（1） 之间通过螺纹连接，在短节的内部包括上盘片（8）、下盘片（5）、固定阀块（3）、冲击块（7）、入口盘片（4）、冲击块底部轴承片（10）、滤网（12），在上接头（11）的内侧下部设有滤网（12），在上接头（11）和外筒（1）连接处设有上盘片（8），所述上盘片（8）上设有两个阀孔A，在外筒（1）的内侧设有中心孔（13），中心孔（13）的外侧设有冲击块（7），在冲击块（7）的底部设有冲击块底部轴承片（10），在冲击块（7）的外侧设有固定阀块（3），固定阀块（3）通过阀块定位销（2）与外筒（1）连接，在冲击块底部轴承片（10）的下部设有下盘片（5），下盘片（5）通过下盘片固定螺栓（6）与固定阀块（3）的底部连接， 在固定阀块（3）的上部设有入口盘片（4），入口盘片（4）的两侧为对称设置，在两侧分别开设有两个导液孔，第一导液孔B和第二导液孔C，下盘片（5）上开有四个椭圆的泄压孔。
2.根据权利要求1所述的一种钻井用扭力冲击器，其特征是：两个阀孔A、第一导液孔B和第二导液孔C、泄压孔与冲击块（7）、固定阀块（3）间形成的容腔构成第一压力腔a和第二压力腔b。
3.根据权利要求2所述的一种钻井用扭力冲击器，其特征是：所述第一压力腔a和第二压力腔b之间可实现高压腔与低压腔的转换。
4.根据权利要求1所述的一种钻井用扭力冲击器，其特征是：上盘片（8）通过螺钉（9）与冲击块（7）固定在一起的，上盘片（8）与固定阀块（3）的入口盘片（4）是平面接触密封的。
5.根据权利要求2所述的一种钻井用扭力冲击器，其特征是：第一导液孔B与第一压力腔a是连通的，第二导液孔C与第二压力腔b是连通的。
6.根据权利要求1所述的一种钻井用扭力冲击器，其特征是：入口盘片（4）、下盘片（5）、和上盘片（8）材质为钨钢。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的一种钻井用扭力冲击器的使用方法，其特征是包括以下步骤：
首先，上接头（11）的上部通过钻杆母扣与钻杆连接，外筒（1）的下部通过钻头母扣与钻头连接，通过井口装备将该装备下入井中，大部分钻井液通过中心孔，并产生一定的压力降，装置的动力来自于压力降，当钻井液经过滤网（12）过滤，然后通过上盘片（8）的阀孔A进入固定阀块（3）上部入口盘片（4）上的第一导液孔B时，压力腔a底部泄压孔封闭，压力腔a成为高压腔，压力推动冲击块逆时针转动冲击固定阀块（3）；这时第一导液孔B关闭，阀孔A与入口盘片（4）上的第二导液孔C连通，压力腔b底部泄压孔关闭，压力腔b成为高压腔，压力推动冲击块（7）顺时针转动并冲击固定阀块（3），使钻头受到一个顺时针转动的冲击力，冲击力使钻头牙齿更好的切削地层岩石，冲击块（7）的转动冲击是高频冲击。
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