[发明专利]周向冲击钻头提速器

说明书

本发明为一种周向冲击钻头提速器，包括一端能与钻铤密封连接的外筒，所述外筒的另一端同轴穿设有中空的下接头，所述下接头的另一端连接钻头，所述下接头内套设有能对所述下接头产生周向冲击的、且轴向固定的周向冲击结构，所述周向冲击结构内设置有沿轴向贯通的钻井液过孔，所述周向冲击结构远离所述外筒的一端连通有节流喷嘴。该周向冲击钻头提速器克服了现有技术的不足，能够有效地解决PDC钻头在实际使用过程中存在的粘滑效应，有效地提高钻速。

技术领域

本发明涉及钻井提速工具技术领域，尤其涉及一种周向冲击钻头提速器。

背景技术

在油田勘探开发过程中，提高机械钻速是石油勘探开发的一个永恒主题。随着当前国际油价断崖式下跌，钻井提速已经成为各大油田在勘探开发过程中进行降本增效的主要手段之一。PDC钻头以其良好的提速使用效果得到业界的认可，并已成为油田勘探开发最重要和最常用的钻头。据统计，目前PDC钻头的使用已经占到世界范围内油田勘探开所用钻头量的90％以上。随着钻探行业的不断发展，以及业内人士对于PDC钻头在钻进过程中的研究不断深入，人们逐渐发现，当PDC钻头在进行剪切地层时，会出现切屑齿未能瞬时将该地层进行有效切削，使地面转盘所产生的扭矩能量逐渐聚集在钻头刀翼和整个钻柱上，当能量蓄积到一定程度时，该地层被瞬间剪切，蓄积到PDC钻头刀翼和整个钻柱上的能量瞬间释放，将会使得PDC钻头出现“蹦齿”以及刀翼损坏等后果，缩短了PDC钻头的使用寿命，还会使得整个钻柱产生疲劳损坏，这一现象即为PDC钻头的“粘滑效应”。在早期进行提速工具的研究当中，人们均集中精力进行轴向震击工具的研制从而进行PDC钻头的提速。这些工具的作用原理基本相同，即通过不同级别的液缸，在液压力的作用下，产生轴向向下的震击力，从而提高机械钻速。这些工具在一定程度上提高了机械钻速，但未能从根本上解决上述PDC钻头在钻进中出现的粘滑效应，因此，推广效果不佳，同时，此类工具需要严密的径向密封，而密封件在振动过程中容易老化失效，因此，工具寿命一般较短。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种周向冲击钻头提速器，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种周向冲击钻头提速器，克服了现有技术的不足，能够有效地解决PDC钻头在实际使用过程中存在的粘滑效应，有效地提高钻速。

本发明的目的是这样实现的，一种周向冲击钻头提速器，包括一端能与钻铤密封连接的外筒，所述外筒的另一端同轴穿设有中空的下接头，所述下接头的另一端连接钻头，所述下接头内套设有能对所述下接头产生周向冲击的、且轴向固定的周向冲击结构，所述周向冲击结构内设置有沿轴向贯通的钻井液过孔，所述周向冲击结构靠近所述钻头的一端连通有节流喷嘴。

在本发明的一较佳实施方式中，所述周向冲击结构包括同轴套设于所述下接头内的、且能绕中心轴周向往复摆动的呈筒状的轴向固定的冲击锤，所述冲击锤的内部套设有能绕中心轴周向往复摆动的轴向固定的转换阀，所述转换阀内设置所述钻井液过孔，所述转换阀的轴向出口端与所述节流喷嘴导通连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述冲击锤包括圆筒本体，所述圆筒本体的外壁上设有一对沿轴向设置的、且径向对称设置的扇形凸台，所述下接头的内壁上设置有下接头扇形凹槽，所述扇形凸台摆动地设置在所述下接头扇形凹槽内，所述下接头扇形凹槽的扇形角度大于所述扇形凸台的扇形角度，所述下接头扇形凹槽靠近所述节流喷嘴的一端为封闭端，所述扇形凸台的一端轴向抵靠于所述封闭端上；所述圆筒本体的内壁上设有一对沿轴向设置的、且径向对称设置的内凸台，所述内凸台与所述扇形凸台呈十字交叉设置，所述扇形凸台的扇形角度大于所述内凸台的扇形角度，所述转换阀的侧壁上设置有转换阀扇形凹槽，所述内凸台摆动地设置在所述转换阀扇形凹槽内，所述转换阀扇形凹槽的扇形角度大于所述内凸台的扇形角度，所述转换阀扇形凹槽靠近所述节流喷嘴的一端呈封闭设置；