[发明专利]扭转冲击钻井提速工具

说明书

本发明为一种扭转冲击钻井提速工具，包括外壳本体，外壳本体内设有外壳中心孔，外壳本体的另一端设有钻头座，钻头座内设置有钻头座中心孔，钻头座中心孔远离外壳本体的一端能密封套设钻头；外壳中心孔内同轴套设有驱动轴，驱动轴内设置有沿轴向贯通设置的驱动轴中心孔，驱动轴的一端穿设于钻头座中心孔内，驱动轴的一端的外壁上套设有能对钻头座产生周向往复冲击的、且轴向固定的周向冲击结构，周向冲击结构内设置有沿轴向贯通设置的周向冲击结构中心孔，周向冲击结构中心孔与驱动轴中心孔能连通地设置。该扭转冲击钻井提速工具结构简单，使用寿命长，并且能改善钻头的切削状态，延长钻头使用寿命，提高钻头破碎岩石的效率。

技术领域

本发明涉及石油开发领域中的井下钻井工具，尤其涉及一种扭转冲击钻井提速工具。

背景技术

在钻井工程中，机械钻速的提高是永恒的目标。随着石油勘探开发的发展，深井、超深井的比例逐渐增大。而在深井、超深井的钻井过程中，容易出现机械钻速低、钻头使用寿命低等问题，这些问题大幅度的增加了钻井成本。

在深井、超深井的钻进过程中，其难点在于岩石的硬度很高，其破碎需要的能量较大。目前所通用的钻井方式中，多采用机械破岩的方式，即采用钻头切削破碎岩石。

钻头中，使用较多的为PDC钻头，其通过镶嵌在钻头胚体上的PDC切削齿对岩石进行剪切。PDC切削齿的缺点为抗冲击载荷的能力较差，而在深井硬质地层的钻进过程中，钻压的波动情况难以避免，即产生较为严重的轴向振动，一旦出现这种情况，PDC钻头切削齿吃入岩石内部的深度会发生改变，并使得钻头处的扭矩发生波动，易出现PDC钻头切削齿的崩齿。

目前，一些研究人员提出了给PDC钻头提供高频低幅往复的扭转冲击的方式，并研制了相应的扭力冲击器，该类工具得到了一定的应用，同时也出现了一定的问题，例如工具内的运动部件较多，且工作介质中含有一定的颗粒状的物质，这就使得工具表面的耐磨处理的要求比较高，常常使得工具的使用寿命达不到现场需求。

出现上述的问题，主要是由于工具内部结构所造成的，目前的大部分的扭力冲击器采用的是“面-面”接触的摩擦方式，尤其是在承受载荷的位置处，会使得此处的寿命出现严重的下降，一旦磨损到一定程度，相应的通道会出现泄漏、运动部件尺寸出现偏差等，使得工具提前失效，造成破岩效率较低，钻井成本较高。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种扭转冲击钻井提速工具，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扭转冲击钻井提速工具，克服现有技术中存在的钻头切削齿易崩齿、扭力冲击器易失效等技术问题，该扭转冲击钻井提速工具结构简单，使用寿命长，并且能改善钻头的切削状态，延长钻头使用寿命，提高钻头破碎岩石的效率。

本发明的目的是这样实现的，一种扭转冲击钻井提速工具，包括一端能与钻铤密封连接的外壳本体，所述外壳本体内设有沿轴向贯通的外壳中心孔，所述外壳本体的另一端设有自外向内地同轴固定套设于所述外壳中心孔内的钻头座，所述钻头座内设置有沿轴向贯通设置的钻头座中心孔，所述钻头座中心孔远离所述外壳本体的一端能同轴密封套设钻头；所述外壳中心孔内同轴套设有轴向固定且能绕所述外壳中心孔的中心轴周向转动的驱动轴，所述驱动轴内设置有沿轴向贯通设置的驱动轴中心孔，所述驱动轴的一端穿设于所述钻头座中心孔内，所述驱动轴的一端的外壁上套设有能对所述钻头座产生周向往复冲击的、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设置的周向冲击结构中心孔，所述周向冲击结构中心孔与所述驱动轴中心孔能连通地设置。