[发明专利]射流式扭转冲击钻井工具

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种通过射流元件产生左右交替射流、推动冲锤左右摆动碰撞冲击传动筒的扭转冲击钻井机构，尤其涉及一种射流式扭转冲击钻井工具。

背景技术

随着国家对石油天然气需求的不断增多，石油天然气钻井深度一直在不断延长。钻井过程中遇到的硬质地层及复杂地层越来越多，常规钻井方式的井底扭矩已不能满足高效钻井的要求，迫切需要一种新型钻井方法和工具来提高井底扭矩和钻速。实践表明，扭转冲击钻井技术可以有效增大井底扭矩的波动，提高扭矩的峰值，从而大幅度提高钻头破岩效率、提高钻速。

附壁式双稳射流元件是一种高效的左右交替射流发生装置，该元件已经在旋冲钻井工具(专利申请号：200810050991.9)中得到广泛使用，已经证明了其在井下工作的可靠性，但在扭转冲击钻井工具上还一直没有得到应用。

目前国内已有的扭转冲击钻井工具主要有两种结构与原理：西南石油大学的扭转冲击钻井工具(专利号：200910058083.9)使用螺杆提供动力，棘轮结构复杂易磨损，影响井下实际工作寿命；胜利钻井院的扭冲工具(专利申请号：201010511421.2)主要是利用钻井液高低压区域转换驱动冲锤左右摆动产生扭转冲击，结构较为复杂繁琐，运动部件较多影响了工具的寿命及可靠性。

发明内容

为弥补现有钻井技术的不足，本发明提供一种射流式扭转冲击钻井工具，该工具通过射流元件产生左右交替的钻井液射流，推动冲锤左右摆动冲击碰撞冲击传动筒，进而引起钻头扭矩波动，实现增大井底扭矩峰值、减弱井底粘滑现象最终提高破岩效率。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

射流式扭转冲击钻井工具，包括：上接头、外壳体、浮阀、阀座分流板、射流元件、射流分流板、冲锤、冲击传动筒、弹簧；上接头与外壳体固定连接，外科体与冲击传动筒固定，浮阀、阀座分流板、射流元件、射流分流板、弹簧位于外壳体内，冲锤设在冲击传动筒内；上接头、外壳体、冲击传动筒传递常规钻井钻压与扭矩并保护内部的元件；浮阀、弹簧和阀座分流板根据钻井液总流量自动进行分流，保证参与射流和冲击过程的流量基本不变；射流元件产生左右交替高频高压射流进入冲击传动筒内的空腔；冲击传动筒空腔内的冲锤在钻井液交替射流推动下左右摆动产生碰撞冲击，冲击传动筒将冲击力以及钻压、扭矩传递到钻头。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用附壁式射流元件产生交替射流驱动冲锤左右摆动，冲锤碰撞冲击传动筒使井底扭矩产生大幅波动，是一种全新的扭转冲击钻井理论与工具。

2、该工具钻井与常规钻井方式相比，提高了井底钻头扭矩平均值，并使井底钻具扭矩在钻进过程中高频高幅波动，减弱了钻头粘滑现象，减少了憋钻发生的可能性，提高了钻井效率。

3、射流元件的交替射流变化频率高、流速大，冲锤的加速运动更充分，由此产生的冲击作用更快更强，提高了扭转冲击的作用效果。

4、限流阀可以根据钻井液流量自动调节开启程度，保证射流流量基本稳定，避免了对射流元件的过度冲蚀。

5、该钻井工具活动部件很少，易损件少，正常工作寿命长，安全可靠性强。钻井过程中，该工具对地面设施、钻井管柱、钻头类型没有特殊要求，施工人员的操作施工跟常规钻井完全相同，有利于工具的推广和使用。

附图说明

图1是本发明的射流式扭转冲击钻井工具的结构示意图(主剖视图)；

图2是阀座分流板结构示意图；

图3是射流元件结构全剖示意图；

图4是射流元件结构半剖示意图；

图5是图1中A-A剖面示意图；

图6是图1中B-B剖面示意图；

图7是冲击传动筒的结构半剖示意图；

图8是冲击传动筒的结构示意图；

图中：1、上接头，2、外壳体，3、浮阀，4、阀座分流板，5、射流元件，6、射流分流板，7、冲锤，8、冲击传动筒，9、弹簧。

具体实施方式