[发明专利]一种扭力冲击钻井装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油工业钻井行业配套设备技术领域，尤其涉及一种扭力冲击钻井装置。

背景技术

随着石油工业的发展，深井超深井勘探开发已成为油气开发的一种趋势，而在深井超深井的钻井过程中钻具经常会因扭矩过大而“憋停”，当扭矩达到某一值后钻具会突然快速释放，这种现象通常称为钻具粘滑。钻具的粘滑经常伴随井下震动，容易引发金刚石钻头崩齿，从而缩短钻头寿命，也会引起井下仪器(MWD/LWD)失效，降低钻井效率并增加钻井成本。

目前，国外美国、加拿大等国家研究发现，在旋转钻井或定向钻井组合上直接配上扭力冲击钻井装置，可以大大减少PDC钻头钻进时的粘滑现象。扭力冲击钻井装置给PDC钻头的是一个高频的、均匀的扭力冲击，直接极大地增加了钻头马力，相比不用扭力冲击钻井装置的普通的PDC钻进，彻底减少了粘滑运动，滑脱、卡钻现象也成倍地减少，而且能极大地提高机械钻速和钻头寿命。

我国对扭力冲击钻井装置的研究还处于起步阶段，本发明的目的是开发一种扭力冲击钻井装置,该装置作为一种新型钻井辅助装置具有广阔的应用前景。

发明内容

本专利旨在开发一种能将钻井液的流体能量转换成扭向的、高频的、均匀稳定的冲击能量，直接传递给PDC钻头，使钻头保持连续均匀的旋转破岩，显著避免钻头钻进时的粘滑现象，提高机械钻速、延长钻头及其配套钻井工具寿命，并且结构简单紧凑，不会影响钻头及其他钻具的功能和结构的一种扭力冲击钻井装置。

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种扭力冲击钻井装置，提高钻井效率，采用如下技术方案实现：

一种扭力冲击钻井装置，它包括外筒(1)、滑块(2)、一级驱动装置(3)、二级驱动装置(4)、三级驱动装置(5)、钻头接头(6),一级驱动装置(3)、二级驱动装置(4)、三级驱动装置(5)分别从上至下安装于外筒(1)内部，相互之间设有推力轴承和密封圈，钻头接头(6)通过螺纹连接于外筒(1)底端，滑块(2)大端装于一级驱动装置(3)、二级驱动装置(4)、三级驱动装置(5)周向布置的滑槽(8)内，小端与外筒(1)内壁上的一级导轨(9)、二级导轨(10)、三级导轨(11)配合。

所述的一级驱动装置(3)、二级驱动装置(4)和三级驱动装置(5)内壁上设有多个螺旋叶片(7)，外壁上均布有三个滑槽(8)。

所述的一级导轨(9)、二级导轨(10)、三级导轨(11)为三段上、下交替式凹槽，上、下凹槽过渡区域开设有变道斜坡和防卡直角结构。

所述的滑块(2)整体为T型结构，大端为四边形棱柱，小端为八边形棱柱，小端棱柱斜面与导轨变道斜坡倾角一致。

本发明的有益效果表现在：

1.一级导轨(9)、二级导轨(10)和三级导轨(11)碰撞位置(即变道斜坡处)交错布置，使外筒(1)周向受到均匀碰撞。

2.导轨上、下槽之间的变道斜坡与滑块(2)倒角契合，提高了碰撞的效果和导轨的导向能力，防卡直角则避免了滑块(2)卡住，保证了滑块(2)的在导轨内的周期性运动。

3.一级驱动装置(3)、二级驱动装置(4)、三级驱动装置(5)上均布有三个滑槽(8)，用于安装滑块(2)，每个驱动装置上的三个滑块(2)同时碰撞，使外筒(1)每次碰撞时受力均匀，并增大碰撞时传递的扭矩。

4.一级驱动装置(3)、二级驱动装置(4)、三级驱动装置(5)可各自旋转带动三组滑块碰撞，显著的增加了碰撞频率。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明，其中：

图1为扭力冲击钻井装置半剖图

图2为外筒全剖图

图3为外筒内壁轨道平面展开图

图4为一级驱动装置三维图

图5为滑块三维图

图中：1、外筒，2滑块，3、一级驱动装置，4、二级驱动装置，5、三级驱动装置，6、钻头接头，7、螺旋叶片，8、滑槽，9、一级导轨，10、二级导轨，11、三级导轨

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不局限于以下所述。