[实用新型]一种能够产生轴向冲击振动的钻井工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井的配套装置技术领域，尤其涉及一种能够产生轴向冲击振动的钻井工具。

背景技术

钻井过程中钻柱与井壁之间的接触、摩擦，使钻压和扭矩无法有效的传递给钻头，即产生“拖压”、“粘滑”现象，这种现象随着井斜角的增大、岩屑床的形成和井眼内液柱压力和地层孔隙压力之间差值的增大而愈发明显，严重时钻压完全无法施加给钻头，导致无法继续钻进，或导致钻头产生粘滑振动，加速钻头的损坏和失效。常规减小钻柱和井壁之间的摩阻、扭矩的主要方法包括优化井身结构和泥浆性能，减少或避免岩屑床的形成，提高泥饼质量，采用旋转导向钻井和欠平衡或近平衡钻井方式等。但是上述技术措施均存在一定的局限性，效果有限。

研究表明振动能够改变摩擦副之间的摩擦状态，使摩擦副之间的摩擦系数降低，振动减阻技术已经广泛应用于各个工程领域。振动减阻技术属于可控的主动减阻技术，将其应用于钻柱与井壁减阻，能够克服常规减摩阻扭矩技术的局限性，是高摩阻井钻井减阻理论研究及工具研制的一个重要发展方向。室内试验结果显示，轴向振动、扭转振动和横向振动三种振动方式中，轴向振动减阻效果大于扭转振动大于横向振动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够产生轴向冲击振动的钻井工具，旨在用于消除钻进过程中存在的“拖压”及“粘滑”现象，从而提高机械钻速和极限延伸距离。

本实用新型是这样实现的，一种能够产生轴向冲击振动的钻井工具，包括套筒，所述套筒的上端安装有上接头，所述套筒内卡设有下端封闭的内筒，所述内筒的上端顶靠在所述上接头上，所述内筒的下端中心处开设有内筒中心孔；

所述套筒内滑动设有砧子，所述砧子的下端穿过所述套筒并螺纹连接有下接头，所述砧子的与所述内筒之间设有可对所述砧子产生轴向冲击的冲击锤，冲击锤滑动设置于所述内筒内。

作为一种改进的方案，所述冲击锤靠近所述内筒下端面的一端面的中心处设有节流凸起，所述节流凸起的直径小于所述内筒中心孔的直径；

所述冲击锤上位于所述节流凸起的周围开设有若干冲击锤导流孔，钻井液流经所述冲击锤时，沿所述冲击锤导流孔远离所述冲击锤的轴线；

所述砧子上沿其周向对应开设有若干砧子导流孔，钻井液流经所述砧子时，沿所述砧子导流孔靠近所述砧子的轴线。

作为一种改进的方案，所述冲击锤的下端面的中心位置设有冲击凸起。

作为一种改进的方案，所述冲击锤的顶部端面与所述内筒以及所述套筒之间围成压力缓冲腔，所述套筒壁上位于所述压力缓冲腔的位置沿其周向设有若干放空孔。

作为一种改进的方案，所述砧子的下部与所述套筒的下端之间为多边形滑动配合。

作为一种改进的方案，所述能够产生轴向冲击振动的钻井工具内的所有产生轴向滑动的两部件之间均设有密封件。

本实用新型提供的能够产生轴向冲击振动的钻井工具，由于其在套筒内设置了上接头、内筒、冲击锤以及砧子，并在砧子的下端螺纹连接下接头；将该钻井工具安装在距离钻头一定距离的钻柱中，当钻井液流经该钻井工具时，钻井工具产生轴向冲击振动，该轴向冲击振动带动下部钻柱产生轴向振动，消除钻进过程中的“拖压”和“粘滑”现象，从而提高机械钻速和极限延伸距离；当该钻井工具直接安装在钻头上部时，该轴向冲击振动直接通过钻头作用在井底岩石上，改变岩石的受力状态，提高机械钻速。

本实用新型针对高摩阻井段钻进过程中存在的“拖压”及“粘滑”现象，利用振动能够对摩擦副之间的摩擦系数产生影响的特性，将轴向振动减阻技术引入钻井工程中，突破常规减阻措施的局限性，可有效减小钻柱与井壁之间的摩阻和扭矩，具有有效、可控的特点，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型提供的能够产生轴向冲击振动的钻井工具的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视图；

图中：1-上接头，2-套筒，3-内筒，4-压力缓冲腔，41-放空孔，5-冲击锤，51-冲击凸起，6-砧子，7-下接头，8-内筒中心孔，9-节流凸起，10-冲击锤导流孔，11-砧子导流孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的能够产生轴向冲击振动的钻井工具包括套筒，该套筒的上端安装有上接头，套筒内卡设有下端封闭的内筒，内筒的上端顶靠在上接头上，内筒的下端中心处开设有内筒中心孔；