CN110374495A - 一种高频周向冲击式螺杆钻具结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高频周向冲击式螺杆钻具结构，包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成和周向冲击总成，旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成、周向冲击总成依次连接。本发明的有益效果是：高频周向冲击式螺杆钻具结构配合PDC钻头一起使用，消除了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动(横向、纵向和扭向)及卡滑的现象，使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡给到钻头上，其破岩机理是以冲击破碎为主，并加以高频旋转剪切岩层，从而实现快速、平稳钻进，提高钻井效率，节约钻井成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气开采钻井工具领域，更具体地说涉及一种高频周向冲击式螺杆钻具结构。
背景技术
目前，单纯的钻柱或螺杆钻具组合只是给钻头提供动力，无法使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，不能使动力均匀稳定的传递给钻头，而PDC钻头的运动是极其无序的，包括横向、纵向和扭向的振动及这几种振动的组合。井下振动会损坏单个PDC切削齿,导致钻头寿命降低，引起扭矩波动干扰定向控制和随钻测井(LWD)信号，以及产生不规则井眼降低井身质量，从而大大降低机械钻速，提高钻井成本。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种高频周向冲击式螺杆钻具结构。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种高频周向冲击式螺杆钻具结构，包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成和周向冲击总成，所述旁通阀总成、所述防掉总成、所述马达总成、所述万向轴总成、所述传动轴总成、所述周向冲击总成依次连接。
进一步，所述传动轴总成包括传动轴、上径向轴承、上轴承壳、下径向轴承、下轴承壳和轴承，所述下径向轴承、所述下轴承壳和所述轴承装入所述传动轴上端，将所述上轴承壳与所述下轴承壳相连，装入所述上径向轴承并与所述传动轴加紧。
进一步，所述周向冲击总成包括滤网、冲击砧、冲击锤、换向轴和下接头，所述滤网、所述冲击砧、所述冲击锤、所述换向轴装入所述传动轴下端内部，所述冲击砧与所述下接头相连。
进一步，所述万向轴总成包括万向轴外壳和万向轴，所述传动轴上端与所述万向轴下端相连，所述上轴承壳上端与所述万向轴外壳下端相连。
进一步，所述防掉总成包括防掉外壳、防掉芯轴和防掉螺母，所述防掉螺母与所述防掉芯轴上端相连，所述马达总成的转子上端与所述防掉芯轴下端相连，所述马达总成的定子上端与所述防掉外壳下端相连。
进一步，所述旁通阀总成包括旁通阀外壳、阀芯、阀座、弹簧、卡簧、滤套，所述阀芯、所述阀座、所述弹簧、所述卡簧、所述滤套装入所述旁通阀外壳，所述旁通阀外壳下端与所述防掉外壳上端相连。
本发明的有益效果为：
高频周向冲击式螺杆钻具结构由旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成、周向冲击总成组成；钻井液高压泥浆流经旁通阀、防掉、马达、万向轴、传动轴产生单纯的机械动能，再通过高压泥浆进入周向冲击部分，周向冲击内部有一个泥浆流量分配器，它将具有200-400马力的巨大功率的泥浆分配到管状工具内。来源于泥浆的巨大能量使得工具内的冲击锤的两个动力部分相互反转起来，产生周向上的、均匀恒定的高频冲击力，这种频率达到750-1500次每分钟，并配合PDC钻头一起使用，而且集中均匀地给到了整个钻头体上，消除了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动(横向、纵向和扭向)的现象，使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，其破岩机理是以冲击破碎为主，并加以高频旋转剪切岩层，主要作用是在保证井身质量的同时保护钻头是钻头使用寿命增长，消除由于粘滑带来的危险；将泥浆动能转换为扭向上的高频冲击能，并传递给PDC钻头，大大提高在中硬及特硬岩层的机械钻速；增加了PDC钻头工作的稳定性，消除在定向作业时产生的误差和故障；减少因为不均匀的过高扭力而导致马达失效的情况；节省巨大钻井成本和钻井时间，提高钻井效率。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图中：
1、旁通阀总成；2、防掉总成；3、马达总成；4、万向轴总成；
5、传动轴总成；6、周向冲击总成；7、冲击锤；8、冲击砧。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示一种高频周向冲击式螺杆钻具结构，包括旁通阀总成1、防掉总成2、马达总成3、万向轴总成4、传动轴总成5和周向冲击总成6，旁通阀总成1、防掉总成2、马达总成3、万向轴总成4、传动轴总成5、周向冲击总成6依次连接。
所述传动轴总成包括传动轴、上径向轴承、上轴承壳、下径向轴承、下轴承壳和轴承，所述下径向轴承、所述下轴承壳和所述轴承装入所述传动轴上端，将所述上轴承壳与所述下轴承壳相连，装入所述上径向轴承并与所述传动轴加紧。
所述周向冲击总成包括滤网、冲击砧8、冲击锤7、换向轴和下接头，所述滤网、所述冲击砧8、冲击锤7、所述换向轴装入所述传动轴下端内部，所述冲击砧与所述下接头相连。
所述万向轴总成包括万向轴外壳和万向轴，所述传动轴上端与所述万向轴下端相连，所述上轴承壳上端与所述万向轴外壳下端相连。
所述防掉总成包括防掉外壳、防掉芯轴和防掉螺母，所述防掉螺母与所述防掉芯轴上端相连，所述马达总成的转子上端与所述防掉芯轴下端相连，所述马达总成的定子上端与所述防掉外壳下端相连。
所述旁通阀总成包括旁通阀外壳、阀芯、阀座、弹簧、卡簧、滤套，所述阀芯、所述阀座、所述弹簧、所述卡簧、所述滤套装入所述旁通阀外壳，所述旁通阀外壳下端与所述防掉外壳上端相连。
工作方式：钻井液由钻杆进入旁通阀总成1后，使阀芯关闭，然后钻井液进入防掉总成，由防掉总成2进入马达总成3，在马达进出口处形成一定压差推动马达的转子旋转，产生扭矩和转速，通过万向轴总成4和传动轴总成5进行扭矩及转速的传递，钻井液经由传动轴进入周向冲击总成6，泥浆的巨大能量使得工具内的冲击锤7的两个动力部分相互反转起来，产生周向上的、均匀恒定的高频冲击力，频率达到750-1500次每分钟。通过马达部分产生扭矩、转速以及周向冲击总成产生的高频冲击力并配合PDC钻头一起使用，而且集中均匀地给到了整个钻头体上，消除了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动(横向、纵向和扭向)的现象，使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡，并加以高频旋转剪切岩层。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种高频周向冲击式螺杆钻具结构，其特征在于：包括旁通阀总成、防掉总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成和周向冲击总成，所述旁通阀总成、所述防掉总成、所述马达总成、所述万向轴总成、所述传动轴总成、所述周向冲击总成依次连接。
2.根据权利要求1所述的高频周向冲击式螺杆钻具结构，其特征在于：所述传动轴总成包括传动轴、上径向轴承、上轴承壳、下径向轴承、下轴承壳和轴承，所述下径向轴承、所述下轴承壳和所述轴承装入所述传动轴上端，将所述上轴承壳与所述下轴承壳相连，装入所述上径向轴承并与所述传动轴加紧。
3.根据权利要求2所述的高频周向冲击式螺杆钻具结构，其特征在于：所述周向冲击总成包括滤网、冲击砧、冲击锤、换向轴和下接头，所述滤网、所述冲击砧、所述冲击锤、所述换向轴装入所述传动轴下端内部，所述冲击砧与所述下接头相连。
4.根据权利要求3所述的高频周向冲击式螺杆钻具结构，其特征在于：所述万向轴总成包括万向轴外壳和万向轴，所述传动轴上端与所述万向轴下端相连，所述上轴承壳上端与所述万向轴外壳下端相连。
5.根据权利要求4所述的高频周向冲击式螺杆钻具结构，其特征在于：所述防掉总成包括防掉外壳、防掉芯轴和防掉螺母，所述防掉螺母与所述防掉芯轴上端相连，所述马达总成的转子上端与所述防掉芯轴下端相连，所述马达总成的定子上端与所述防掉外壳下端相连。
6.根据权利要求5所述的高频周向冲击式螺杆钻具结构，其特征在于：所述旁通阀总成包括旁通阀外壳、阀芯、阀座、弹簧、卡簧、滤套，所述阀芯、所述阀座、所述弹簧、所述卡簧、所述滤套装入所述旁通阀外壳，所述旁通阀外壳下端与所述防掉外壳上端相连。
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