CN107246238B - 一种一体化冲击井下动力钻具 - Google Patents

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Abstract

本发明一种一体化冲击井下动力钻具，包括旁通总成、冲击总成和动力及传动总成。旁通总成上部接钻柱，下部接冲击总成中的上接头；冲击总成上部与旁通总成下部相连，下部与动力及传动总成上部相连；动力及传动总成上部接冲击总成中的外壳体，下部接钻头。本发明在螺杆钻具总成内部增加了冲击总成，既不影响螺杆总成的正常工作还能为螺杆总成提供轴向冲击动力，可提高钻头破岩效率和降低钻柱粘滑振动。

Description

一种一体化冲击井下动力钻具
技术领域
本发明涉及一种石油天然气行业钻井工程技术领域，特别是一种一体化冲击井下动力钻具。
背景技术
在石油天然气开采中，石油钻井越来越向深部地层发展。随着钻井的深度增加地层结构更加复杂，钻完一口井所需的时间越长。为了降低钻井成本和减少总的钻井时间，钻井行业人员先后发明了许多钻井提速工具，如轴向冲击器，扭力冲击器等。这些提速工具在许多油田的实际使用中都发挥出了各自的作用，但也存在许多问题。
在钻井过程中冲击器往往只是一个辅助破岩的工具，它为钻头提供轴向或者圆周的冲击力，但提供动力的主要部分还是依靠地面的转盘或者井下螺杆钻具、涡轮钻具等。目前冲击器的技术还不够成熟，寿命较短，可靠性不高。在实际钻井过程中冲击器一旦失效，它将会影响到其它的井下动力钻具。为了解决以上问题，特此提出一种一体化冲击井下动力钻具，以解决以上的技术缺陷。
发明内容
本发明提供一种一体化冲击井下动力钻具，以提高钻头机械钻速和降低钻柱粘滑振动。
本发明提供一种一体化冲击井下动力钻具，包括旁通总成、冲击总成和动力及传动总成。所述冲击总成由上接头、外壳体、防转筒、密封圈I、防掉帽、防掉杆、弹簧、密封圈II、静环定位筒、静环和动环组成。所述旁通总成上部接钻柱，下部接冲击总成中的上接头；所述动力及传动总成上部接冲击总成中的外壳体，下部接钻头。
本发明的有益效果是：在井下动力钻具内部增加了冲击总成，既不影响螺杆总成的正常工作还能为螺杆总成提供轴向冲击的动力，有利于提高钻头的破岩效率。由于冲击总成的结构紧凑轴向尺寸较小，因此并未对井下动力钻具轴向尺寸带来大的增加。
进一步，所述上接头上部设置有锥形内螺纹，所述上接头下部设置有锥形外螺纹；所述上接头上部与旁通总成下部采用螺纹连接，所述上接头下部与外壳体上部采用螺纹连接；所述外壳体下部与动力及传动总成中的螺杆定子外壳采用螺纹连接。
进一步，所述防转筒中上部设置有内螺纹，所述防转筒中上部与上接头下端采用螺纹连接。
进一步，所述防转筒上部与所述上接头下部用密封圈I密封。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：防止泥浆从静环定位筒上端和上接头下端的配合间隙中流失而不经过动静环之间的流道。
进一步，所述防转筒中部设置有内花键，所述静环定位筒下部设置有外花键，所述防转筒中部与所述静环定位筒下部采用花键连接；所述防转筒下部与所述静环定位筒下部用密封圈II密封。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：本发明在实际工作过程中，所述防转筒与所述静环定位筒采用花键连接可限制静环在圆周方向的转动但不限制静环在轴向方位的移动；所述防转筒下部与所述静环定位筒下部采用密封圈II密封可防止泥浆从静环定位筒上端和上接头下端的配合间隙中流失而不经过动静环之间的流道。
进一步，所述静环定位筒中部装有弹簧，安装好后弹簧处于压缩状态，所述静环定位筒下端内部设置有中心孔，所述静环定位筒下端内部中心孔中装有静环，所述静环与所述静环定位筒下部中心孔采用过盈配合。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：由于本发明在工作过程中静环与动环之间有相对运动，存在摩擦，静环和动环接触端面将有一定的磨损，在静环定位筒中部装有弹簧可使静环与动环始终保持接触并有一定的压紧力，可防止钻井液从静环和动环接触端面漏失。
进一步，所述防掉帽上端内部开有中心孔，所述防掉帽上端内部中心孔装有动环，所述防掉帽上端内部中心孔与所述动环采用过盈配合；所述防掉帽中部开有至少两个斜孔，所述防掉帽下端内部设置有螺纹，所述防掉帽下端与防掉杆采用螺纹连接。所述防掉帽下端外部形状为六棱柱。
进一步，所述静环开有中心通孔，所述中心通孔与静环轴线同轴，所述动环内部开有偏心通孔，所述偏心通孔与动环轴线有平行间距。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：本发明在实际工作过程中，防掉帽作自转加公转的行星运动，带动动环一起运动，运动过程中，所述动环偏心通孔和所述静环中心通孔的重叠面积产生周期性变化，使得流过静环中心通孔和动环偏心通孔的钻井液流量产生周期性变化，从而产生水击现象，实现轴向冲击。
附图说明
图1是本发明一种一体化冲击螺杆总成结构示意图；
图2是静环定位筒三维模型图；
图3是防掉帽三维模型图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
01.旁通总成，02.冲击总成，03.动力及传动总成，02-1.上接头，02-2.外壳体，02-3.防转筒，02-4.密封圈I，02-5.防掉帽，02-5a.斜孔，02-6.防掉杆，02-7.弹簧，02-8.密封圈II，02-9.静环定位筒，02-10.静环，02-11.动环
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明一种一体化冲击螺杆总成，是由旁通总成01、冲击总成02和动力及传动总成03组成。所述冲击总成02由上接头02-1、外壳体02-2、防转筒02-3、密封圈I02-4、防掉帽02-5、防掉杆02-6、弹簧02-7、密封圈II02-8、静环定位筒02-9、静环02-10和动环02-11组成。所述旁通总成01上部接钻柱，所述旁通总成01下部接冲击总成02中的上接头02-1；所述动力及传动总成03上部接冲击总成02中的外壳体02-2，所述动力及传动总成03下部接钻头。所述上接头02-1上部设置有锥形内螺纹，所述上接头02-1下部设置有锥形外螺纹；所述上接头02-1上部与旁通总成02下部采用螺纹连接，所述上接头02-1下部与外壳体02-2上部采用螺纹连接；所述外壳体02-2下部与动力及传动总成03中的螺杆定子外壳采用螺纹连接。所述防转筒02-3中上部设置有内螺纹，所述防转筒02-3中上部与上接头02-1下端采用螺纹连接。所述防转筒02-3上部与所述上接头02-1下部用密封圈I02-4密封。
如图1、图2所示，所述防转筒02-3中部设置有内花键，所述静环定位筒02-9下部设置有外花键，所述防转筒02-3中部与所述静环定位筒02-9下部采用花键连接；所述防转筒02-3下部与所述静环定位筒02-9下部用密封圈II02-8密封。所述静环定位筒02-9中部装有弹簧02-7，安装后弹簧02-7处于压缩状态，所述静环定位筒02-9下端内部设置有中心孔，所述静环定位筒02-9下端内部中心孔中装有静环02-10，所述静环02-10与所述静环定位筒02-9下部中心孔采用过盈配合。
如图1、图3所示，所述防掉帽02-5上端内部开有中心孔，所述防掉帽02-5上端内部中心孔装有动环02-11，所述防掉帽02-5上端内部中心孔与所述动环02-11采用过盈配合；所述防掉帽02-5中部开有至少两个斜孔02-5a，所述防掉帽02-5下端内部设置有螺纹，所述防掉帽02-5下端与防掉杆02-6采用螺纹连接。所述防掉帽02-5下端外部形状为六棱柱。所述静环02-10开有中心通孔，所述中心通孔与静环02-10轴线同轴，所述动环02-11内部开有偏心通孔，所述偏心通孔与动环02-11轴线有平行间距。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“下部”、“中上部”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明一种一体化冲击井下动力钻具进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种一体化冲击井下动力钻具，包括旁通总成(01)、冲击总成(02)和动力及传动总成(03)；其特征在于，所述冲击总成(02)由上接头(02-1)、外壳体(02-2)、防转筒(02-3)、密封圈I(02-4)、防掉帽(02-5)、防掉杆(02-6)、弹簧(02-7)、密封圈II(02-8)、静环定位筒(02-9)、静环(02-10)和动环(02-11)组成，弹簧(02-7)将静环(02-10)和动环(02-11)压紧贴合在一起；所述旁通总成(01)上部接钻柱，所述旁通总成(01)下部接冲击总成(02)中的上接头(02-1)；所述动力及传动总成(03)上部接冲击总成(02)中的外壳体(02-2)，所述动力及传动总成(03)下部接钻头；所述上接头(02-1)上部设置有锥形内螺纹，所述上接头(02-1)下部设置有锥形外螺纹；所述上接头(02-1)上部与旁通总成(02)下部采用螺纹连接，所述上接头(02-1)下部与外壳体(02-2)上部采用螺纹连接；所述外壳体(02-2)下部与动力及传动总成(03)中的螺杆定子外壳采用螺纹连接；所述防转筒(02-3)中上部设置有内螺纹，所述防转筒(02-3)中上部与上接头(02-1)下端采用螺纹连接；所述防转筒(02-3)上部与所述上接头(02-1)下部用密封圈I(02-4)密封；所述防转筒(02-3)中部设置有内花键，所述静环定位筒(02-9)下部设置有外花键，所述防转筒(02-3)中部与所述静环定位筒(02-9)下部采用花键连接；所述防转筒(02-3)下部与所述静环定位筒(02-9)下部用密封圈II(02-8)密封；所述静环定位筒(02-9)中部装有弹簧(02-7)，所述静环定位筒(02-9)下端内部设置有中心孔，所述静环定位筒(02-9)下端内部中心孔中装有静环(02-10)，所述静环(02-10)与所述静环定位筒(02-9)下部中心孔采用过盈配合；所述防掉帽(02-5)上端内部开有中心孔，所述防掉帽(02-5)上端内部中心孔装有动环(02-11)，所述防掉帽(02-5)上端内部中心孔与所述动环(02-11)采用过盈配合；所述防掉帽(02-5)中部开有至少两个斜孔(02-5a)，所述防掉帽(02-5)下端内部设置有螺纹，所述防掉帽(02-5)下端与防掉杆(02-6)采用螺纹连接；所述防掉帽(02-5)下端外部形状为六棱柱；所述静环(02-10)开有中心通孔，所述中心通孔与静环(02-10)轴线同轴，所述动环(02-11)内部开有偏心通孔，所述偏心通孔与动环(02-11)轴线有平行间距。
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