CN105134067A - 一种钻井用连续液压锤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油天然气行业钻井工程用的连续液压锤。它解决深井和超深井开发过程钻进困难，钻头破岩效率低的问题。其技术方案是：上接头上部和螺杆钻具丝扣连接，锤座下部和钻头丝扣连接；传动轴上部和上接头下部丝扣连接，传动轴下部和锤体上部丝扣连接；外壳体上部和防掉端盖丝扣连接，外壳体下部和锤座中部丝扣连接；传动销安装在外壳体和传动轴的销子槽内；弹簧一端安装在锤体外圆的凸台上，另一端安装在阀环内孔的凸缘上；中心管下部和锤座上部丝扣连接。本发明利用钻井液驱动，在钻井应用中简单易行；通过连续开关钻井液流道，使锤体连续上下运动实现连续锤击的效果，为钻头提供周期性地冲击力，可大大提高破岩效率，提高机械钻速。

Description

一种钻井用连续液压锤

技术领域

本发明涉及一种石油天然气行业钻井工程用的连续液压锤。

背景技术

随着石油天然气行业的不断发展，也对钻井工程提出了更高的要求。目前世界范围内的浅层油气资源日益枯竭，深井和超深井开发已经成为石油天然气行业发展的必然方向。然而深井和超深井的开发对钻井工程的要求更为苛刻，钻井工程是油气藏开发过程中投资大、风险高的关键技术，而伴随着井深增加，地层压力也会相应升高。在地层围压的作用下，岩石强度会有明显的增强，导致钻头破岩效率降低，钻井速度大大降低，增加了技术难度和经济成本。

目前旋冲钻井是国内外应用最为普遍的提高机械钻速的有效手段。旋冲钻井技术的核心在于让钻头在旋转破岩的同时对钻头连续施加轴向冲击力。专利CN104033113A公布了一种旋冲螺杆钻具，该专利通过滚轮从凸轮高点落至低点产生的冲砸产生轴向冲击力，然而滚轮和凸轮的接触面积小，接触应力大，滚轮和凸轮磨损非常快，严重限制了该工具的正常使用寿命。专利ZL200420122138.0公布了一种钻井用液动冲击器，该专利采用钻井液控制阀门驱动冲锤往复敲击下部钻头，然而由于惯性作用，该专利的冲锤换向难以做到及时响应，并且产生的冲击力也很微小，难以对钻井产生实质的影响。基于上述技术背景，为解决现有旋冲钻井用的钻井工具存在的问题，应该研发全新的旋冲钻井工具。

发明内容

本发明的目的是：为了解决深井和超深井开发过程钻进困难，钻头破岩效率低的问题，特提供一种钻井用连续液压锤。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻井用连续液压锤，是由上接头、防掉端盖、传动销、传动轴、锤体、弹簧、阀环、中心管、外壳体和锤座构成；其结构特征是：上接头上部和螺杆钻具丝扣连接，锤座下部和钻头丝扣连接；传动轴上部和上接头下部丝扣连接，传动轴下部和锤体上部丝扣连接，传动轴下部周向均匀设置四个通孔，传动轴外圆中部周向均匀设置十个销子槽；防掉端盖内孔一端设置为凸缘，另一端设置为丝扣；外壳体上部和防掉端盖丝扣连接，外壳体下部和锤座中部丝扣连接，外壳体内孔上部周向均匀设置十个连通至外壳体上端面的销子槽，外壳体中部周向均匀设置两个通孔；传动销安装在外壳体和传动轴的销子槽内；锤体外圆下部设置为一圈凸台，阀环内孔上部设置为一圈凸缘；弹簧一端安装在锤体外圆的凸台上，另一端安装在阀环内孔的凸缘上，弹簧处于压缩状态；锤座上端中心设置一螺纹孔，螺纹孔下部设置一台阶孔，锤座周向均匀设置两个上斜孔连通锤座外腔和台阶孔，锤座上设置两个轴向通孔连通上斜孔和锤座上端面，锤座下端设置为母螺纹，母螺纹上部设置一盲孔，锤座周向均匀设置两个下斜孔连通锤座外腔和盲孔；中心管内孔上端设置为内六方，下部设置为丝扣，中心管上部周向均匀设置三个腰型孔；中心管下部和锤座上部丝扣连接；安装完成以后，中心管旋转任何角度都能保证中心管三个腰型孔至少和传动轴下部四个通孔中的一个通孔周向上连通。

本发明的有益效果是：(1)本发明利用钻井液驱动，在钻井应用中简单易行；(2)本发明通过连续开关钻井液流道，使锤体连续上下运动实现连续锤击的效果，为钻头提供周期性地冲击力，可大大提高破岩效率，提高机械钻速；(3)结构简单，易损件少，克服了现有旋冲钻井工具磨损快，寿命地的缺点。

附图说明

图1是本发明一种钻井用连续液压锤工作状态1的结构示意图；

图2是本发明一种钻井用连续液压锤工作状态2的结构示意图；

图3是本发明一种钻井用连续液压锤工作状态3的结构示意图；

图4是本发明一种钻井用连续液压锤工作状态4的结构示意图；

图5是图2A-A截面的剖视图；

图6是图2B-B截面的剖视图；

图中：1.上接头、2.防掉端盖、3.传动销、4.传动轴、5.锤体、6.弹簧、7.阀环、8.中心管、9.外壳体、10.锤座、10a.轴向通孔、10b.上斜孔、10c.下斜孔。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明一种钻井用连续液压锤，是由上接头1、防掉端盖2、传动销3、传动轴4、锤体5、弹簧6、阀环7、中心管8、外壳体9和锤座10构成；其结构特征是：上接头1上部和螺杆钻具丝扣连接，锤座10下部和钻头丝扣连接；传动轴4上部和上接头1下部丝扣连接，传动轴4下部和锤体5上部丝扣连接，传动轴4下部周向均匀设置四个通孔，传动轴4外圆中部周向均匀设置十个销子槽；防掉端盖2内孔一端设置为凸缘，另一端设置为丝扣；外壳体9上部和防掉端盖2丝扣连接，外壳体9下部和锤座10中部丝扣连接，外壳体9内孔上部周向均匀设置十个连通至外壳体9上端面的销子槽，外壳体9中部周向均匀设置两个通孔；如图5所示，传动销3安装在外壳体9和传动轴4的销子槽内；锤体5外圆下部设置为一圈凸台，阀环7内孔上部设置为一圈凸缘；弹簧6一端安装在锤体5外圆的凸台上，另一端安装在阀环7内孔的凸缘上，弹簧6处于压缩状态；锤座10上端中心设置一螺纹孔，螺纹孔下部设置一台阶孔，锤座10周向均匀设置两个上斜孔10b连通锤座10外腔和台阶孔，锤座10上设置两个轴向通孔10a连通上斜孔10b和锤座10上端面，锤座10下端设置为母螺纹，母螺纹上部设置一盲孔，锤座10周向均匀设置两个下斜孔10c连通锤座10外腔和盲孔；中心管8内孔上端设置为内六方，下端设置为丝扣，中心管8上部周向均匀设置三个腰型孔；中心管8下部和锤座10上部丝扣连接；如图6所示，安装完成以后，中心管8旋转任何角度都能保证中心管8三个腰型孔至少和传动轴4下部四个通孔中的一个通孔周向上连通。

本发明一种钻井用连续液压锤的工作原理是：下入本发明至井底，此时本发明处于工作状态1，如图1所示；开泵循环钻井液，在上部螺杆钻具的驱动下，本发明整体旋转，并带动钻头旋转，钻井液通过中心管8上部的腰型孔和传动轴4下部的通孔，进入外壳体9和传动轴4形成的环形空间，推动阀环7轴向下移，弹簧6被压缩，直至处于本发明的工作状态2，如图2所示；本发明处在工作状态2的时候，锤座10的上斜孔10b外侧被阀环7封闭，钻井液经过锤座10的上斜孔10b和轴向通孔10a推动锤体5和传动轴4整体上移，直至处于本发明的工作状态3，如图3所示；本发明处在工作状态3的时候，中心管8上部的腰型孔和传动轴4下部的通孔轴向错位，外壳体9中部的两个通孔连通外壳体9和传动轴4形成的环形空间和外壳体9的外腔，阀环7在弹簧6的作用下轴向上移，直至处于本发明的工作状态4，如图4所示；本发明处在工作状态4的时候，锤座10的上斜孔10b外侧被打开，钻井液压力瞬间释放，锤体5和传动轴4在上部钻柱钻压的作用下迅速下移，锤击在锤座10上端面，产生轴向冲击力，这时本发明回到工作状态1位置处，开始下一个循环。本发明按照上述工作原理，在带动钻头旋转的同时，周期性地对钻头施加轴向冲击力，产生旋冲钻井的效果。

Claims (2)

1.一种钻井用连续液压锤，是由上接头(1)、防掉端盖(2)、传动销(3)、传动轴(4)、锤体(5)、弹簧(6)、阀环(7)、中心管(8)、外壳体(9)和锤座(10)构成；其特征在于：上接头(1)上部和螺杆钻具丝扣连接，锤座(10)下部和钻头丝扣连接；传动轴(4)上部和上接头(1)下部丝扣连接，传动轴(4)下部和锤体(5)上部丝扣连接，传动轴(4)下部周向均匀设置四个通孔，传动轴(4)外圆中部周向均匀设置十个销子槽；防掉端盖(2)内孔一端设置为凸缘，另一端设置为丝扣；外壳体(9)上部和防掉端盖(2)丝扣连接，外壳体(9)下部和锤座(10)中部丝扣连接，外壳体(9)内孔上部周向均匀设置十个连通至外壳体(9)上端面的销子槽，外壳体(9)中部周向均匀设置两个通孔；传动销(3)安装在外壳体(9)和传动轴(4)的销子槽内；锤体(5)外圆下部设置为一圈凸台，阀环(7)内孔上部设置为一圈凸缘；弹簧(6)一端安装在锤体(5)外圆的凸台上，另一端安装在阀环(7)内孔的凸缘上，弹簧(6)处于压缩状态；中心管(8)内孔上端设置为内六方，下端设置为丝扣，中心管(8)上部周向均匀设置三个腰型孔；中心管(8)下部和锤座(10)上部丝扣连接；安装完成以后，中心管(8)旋转任何角度都能保证中心管(8)三个腰型孔至少和传动轴(4)下部四个通孔中的一个通孔周向上连通。

2.根据权利要求1所述的钻井用连续液压锤，其特征是：所述锤座(10)上端中心设置一螺纹孔，螺纹孔下部设置一台阶孔，锤座(10)周向均匀设置两个上斜孔(10b)连通锤座(10)外腔和台阶孔，锤座(10)上设置两个轴向通孔(10a)连通上斜孔(10b)和锤座(10)上端面，锤座(10)下端设置为母螺纹，母螺纹上部设置一盲孔，锤座(10)周向均匀设置两个下斜孔(10c)连通锤座(10)外腔和盲孔。