CN114439395B - 一种实时切换提速功能的井下工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实时切换提速功能的井下工具,包括:外壳;设置在外壳内的驱动切换总成,其包括压力传递体和轴向定位体,压力传递体构造成能够在端面产生钻井液压差而轴向向下运动,并带动轴向定位体轴向运动和转动;设置在驱动换向总成下端的换向流道总成,其包括定流道切换体、动流道切换体和设置在定流道切换体与动流道切换体的轴向之间的弹性件,动流道切换体设有第一通孔,定流道切换体设有彼此轴向间隔开分布的第二通孔和第三通孔;连接在换向流道总成下端的稳扭减震装和冲击装置;其中,第一通孔选择性地与第二通孔或第三通孔导通,通过调整钻井液排量,能够在压力传递体和弹性件的作用下完成稳扭减震工作与冲击工作之间的相互切换。
Description
技术领域
本发明属于油气钻井工程技术领域,具体地涉及一种实时切换提速功能的井下工具。
背景技术
在油气钻井工程中,对于钻井提速一直是重要的技术。随着油气田的开采,油气勘探逐步向深层迈进,对钻井提速技术及工具的需求更加迫切。钻井提速面临的工程对象是地层,然而,不同地质特征对钻井提速技术的需求也不同,因此针对不同地质及工程特征,只有匹配最佳的提速技术才能实现最佳的提速效果。例如,钻遇夹层较多的地层时,钻进过程中出现的粘滑振动会大大降低机械钻速,此时,需要采用具备稳扭矩功能的提速工具才能起到最佳提速效果。而当钻遇可钻性差、地层硬度高的地层,钻进过程中破岩能量不足会大大降低机械钻速,此时,需要选用冲击类提速工具补充破岩能量才能起到最佳提速效果。
目前,针对钻遇夹层、硬地层等难钻地层的单一提速功能的工具较多。例如,在冲击类提速工具方面有液动射流式冲击器、水力脉冲冲击器、机械式冲击器等。在稳扭矩减振提速工具中有减振器、稳扭工具等。然而,现有的钻井提速工具仅能提供单一提速功能,若地层发生变化,单一提速功能工具难以满足工程要求,此时,只能起钻更换相应的更具针对性的提速工具以应对地质条件的变化。这大大降低了钻井施工效率,增加了施工工作量和施工成本。
发明内容
针对如上所述的技术问题,本发明旨在提出一种实时切换提速功能的井下工具,该井下工具能够调整钻井液流经具有不同钻井提速功能的工具,从而实时切换不同提速工具以实现不同提速功能来适应地质条件的变化,进而实现匹配最佳提速功能的井下工具,这非常有利于提高钻井效率,缩短钻井周期。
为此,根据本发明提供了一种实时切换提速功能的井下工具,包括:圆筒状的外壳;设置在所述外壳的内部的驱动切换总成,其包括压力传递体和设置在所述压力传递体的下端的轴向定位体,所述压力传递体构造成能够在端面产生钻井液压差而轴向向下运动,并带动所述轴向定位体轴向运动和转动;设置在所述驱动换向总成的下端的换向流道总成,其包括固定在所述外壳的内壁上的定流道切换体、动流道切换体,以及设置在所述定流道切换体与所述动流道切换体的轴向之间的弹性件,所述动流道切换体的侧壁上设有第一通孔,所述定流道切换体的侧壁上设有彼此轴向间隔开分布的第二通孔和第三通孔,所述第一通孔选择性地与所述第二通孔或所述第三通孔导通;连接在所述换向流道总成下端的稳扭减震装置,在所述稳扭减震装置与所述外壳的径向之间形成有第一环空空间,所述第一环空空间与所述第二通孔连通;以及设置在所述稳扭减震装置的下游端的冲击装置;其中,在第一状态下,所述动流道切换体关闭所述第三通孔,且使所述第一通孔、所述第二通孔及所述第一环空空间导通,从而使钻井液流向所述冲击装置以进行冲击工作,在第二状态下,所述动流道切换体关闭所述第二通孔,且使所述第一通孔与所述第三通孔导通,从而使钻井液流向所述稳扭减震装置以进行稳扭减震工作,通过调整钻井液排量,所述井下工具能够在所述压力传递体和所述弹性件的作用下完成所述第一状态与所述第二状态的相互切换。
在一个实施例中,所述冲击装置通过流道换向体连接在所述稳扭减震装置的下游端,且在所述冲击装置与所述外筒之间形成有第二环空空间,所述流道换向体构造成使所述稳扭减震装置内的第一中心流道与所述第二环空空间连通,且使所述第一环空空间与所述冲击装置内的第二中心流道连通。
在一个实施例中,所述压力传递体包括圆筒状的本体部分和设置在所述本体部分的第一端的压盖,所述压盖的中部设有压力孔,通过调整钻井液排量能够在所述压力孔的作用下形成截面效应,从而在所述压盖的端面产生钻井液压差。
在一个实施例中,所述压力孔的直径设置为处于所述本体部分内径的1/4~1/2之间的范围内,且所述压力传递体在钻井液排量调整至预定值时能够产生2~3MPa的钻井液压力降。
在一个实施例中,所述外壳包括第一外筒和连接在所述第一外筒的下端的第二外筒,在所述第一外筒的内壁面上设有多个花键体,多个所述花键体在周向上均布,从而在相邻的所述花键体之间形成花键槽,且所述花键体的下端面构造成斜面台阶。
在一个实施例中,所述轴向定位体包括圆筒状的定位本体,在所述定位本体的第一端设有多个轴向向外延伸的第一花键,所述第一花键的末端构造成转换斜面,在第一状态下,所述第一花键与所述花键槽适配安装,在第二状态下,所述轴向定位体轴向运动至所述花键槽的末端,且使所述转换斜面与所述斜面台阶形成适配连接。
在一个实施例中,在所述压力传递体的本体部分的第二端设有锯齿状的第二花键,所述第二花键与所述转换斜面接触连接,所述压力传递体能够通过所述第二花键与所述转换斜面使所述轴向定位体产生相对转动,从而使所述转换斜面与所述斜面台阶适配连接。
在一个实施例中,所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔均设置成与所述外壳的中心轴线呈一定倾斜角,所述倾斜角为30°~45°,且所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的直径均设置为20~40mm。
在一个实施例中,所述定流道切换体构造成一端封闭而另一端开口的筒状,所述定流道切换体的开口端设有定位板,所述定位板通过定位构件与所述第一外筒的内壁固定连接。
在一个实施例中,所述稳扭减震装置通过流道分隔体与所述定流道切换体固定连接,所述流道分隔体的上端与所述定流道切换体的处于所述第二通孔和所述第三通孔之间的外壁面固定连接,从而使所述第三通孔与所述第一中心流道连通。
在一个实施例中,在所述压力传递体与所述第一外筒内壁之间设有第一动密封总成,在所述动流道切换体与所述第一外筒内壁之间设有第二动密封总成。
在一个实施例中,在所述压力传递体的上端设有调节垫片,所述调节垫片能够对所述压力传递体进行轴向定位和对所述弹性件进行预紧。
在一个实施例中,在所述轴向定位体与所述动流道切换体的轴向之间设有端面轴承。
在一个实施例中,在所述第一外筒的对应于所述换向流道总成的侧壁区域设有注油孔。
与现有技术相比,本申请的优点之处在于:
根据本发明的实时切换提速功能的井下工具能够根据现场工程地质特征,依靠泵压信号调节控制钻井液流道,以使钻井液流经具有不同钻井提速功能的工具,从而实时切换不同提速工具以实现不同提速功能来适应地质条件的变化,进而实现匹配最佳提速功能的井下工具,达到最佳提速效果,这非常有利于提高钻井效率,缩短钻井周期。该井下工具通过动密封总成能有效保证井下工具的密封性能,从而保证井下工具的工作性能。在工作过程中,井下工具通过流道换向体实现第一工作通道和第二工作通道的换向,从而在第一状态下,将第一工作通道由旁侧环空钻井液引导为主孔流动,在第二状态下,将第二工作通道由主孔钻井液引导为旁侧钻井液流动,这进一步提高了井下工具的提速性能,从而进一步提高了钻井施工效率。此外,该井下工具结构简单,安装效率高,操作简单。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的实时切换提速功能的井下工具的结构。
图2显示了图1所示实时切换提速功能的井下工具中的第一外筒的结构。
图3显示了图1所示钻井工具中的压力传递体的结构。
图4显示了图1所示钻井工具中的轴向定位体的结构。
在本申请中,所有附图均为示意性的附图,仅用于说明本发明的原理,并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
在本申请中,需要说明的是,将根据本发明的实时切换提速功能的井下工具下放到井筒中一端定义为靠近井口的一端定义为“上端”或相似用语,将远离井口的一端定义为“下端”或相似用语。
图1显示了根据本发明的实时切换提速功能的井下工具100的结构。如图1所示,实时切换提速功能的井下工具100包括圆筒状的外壳10、设置在外壳10的内部的驱动切换总成20、换向流道总成30、稳扭减震装置40和冲击装置50,换向流道总成30设置在驱动切换总成20的下端,稳扭减震装置40连接在换向流道总成30的下端,冲击装置50与外壳10安装连接且处于稳扭减震装置40的下游端。驱动切换总成20构造成能够产生钻井液压力降,从而形成压力差。实时切换提速功能的井下工具100在驱动切换总成20的作用下控制换向流道总成30切换连通稳扭减震装置40或冲击装置50。由此,实时切换提速功能的井下工具100根据泵压信号控制钻井液流道,针对不同的地质工程特征,调整钻井液流经具有不同钻井提速功能的工具,从而实现匹配最佳提速功能的井下工具,大大提高钻井效率,显著缩短钻井周期。其中,稳扭减震装置40可以是井下稳扭减震类工具,冲击装置50可以是井下冲击类工具。
如图1所示,外壳10包括第一外筒101和固定连接在第一外筒101的下端的第二外筒102。外壳10还包括稳扭减震外壳103和冲击外壳104,第一外筒101、第二外筒102、稳扭减震外壳103和冲击外壳104从上到下依次连接,从而形成外壳10。驱动切换总成20和换向流道总成30对应设置在第一外筒101内,稳扭减震装置40对应设置在稳扭减震外壳103内,冲击装置50对应设置在冲击外壳104内。第一外筒101、第二外筒102、稳扭减震外壳103和冲击外壳104均采用锥形连接扣形成固定连接。外壳10的两端也通过锥形连接扣与其他零部件进行连接。
图2显示了第一外筒101的结构。如图2所示,在第一外筒101的内壁面上设有多个径向向内延伸的花键体11,花键体11设置成沿第一外筒101的内壁面轴向部分延伸。多个花键体11在周向上均布,从而在相邻的花键体11之间形成花键槽12。花键体11的下端面构造成斜面台阶13,从而在花键体11的下端面处形成第一斜面131和第二斜面132。花键槽12和斜面台阶13的功能作用在下文进行介绍。
根据本发明,驱动切换总成20包括压力传递体21和设置在压力传递体21的下端的轴向定位体22。图3显示了压力传递体21的结构。如图3所示,压力传递体21包括圆筒状的本体部分211和设置在本体部分211的第一端(图3中的上端)的压盖212。在压盖212的中部设有压力孔213,通过调整钻井液排量能够在压力孔213的作用下形成截面效应,从而在压盖212的端面产生钻井液压差。在本体部分211的第二端设有锯齿状的第二花键214。第二花键214的功能作用在下文进行介绍。
在本实施例中,压力孔213的直径设置为处于本体部分211的内径的1/4~1/2之间的范围内,当调整钻井液排量而达到预定值时,压力传递体21能够产生2~3MPa的钻井液压力降。在钻井液压力降的作用下,压力传递体21能够轴向向下运动,从而带动轴向定位22轴向向下运动。为了保证压力传递体21在第一外筒101内居中密封轴向移动,以及保证压力传递体21、驱动切换总成20与第一外筒101之间的密封性能,在压力传递体21与第一外筒101的内壁之间设有第一动密封总成24,且在轴向定位体22与第一外筒101的内壁之间设有密封件。
图4显示了轴向定位体22的结构。如图4所示,轴向定位体22包括圆筒状的定位本体221,在定位本体221的第一端设有多个轴向向外延伸的第一花键222,且第一花键222的末端构造成转换斜面223。转换斜面223能够与花键体11的端部的第二斜面132适配连接。实时切换提速功能的井下工具100处于第一状态时,第一花键222适配安装在形成于第一外筒101内壁上的花键槽12中。当调整钻井液排量使压力传递体21产生钻井液压力降并轴向向下运动时,使轴向定位体22轴向向下运动至花键槽12的末端,进而使第二花键214与转换斜面223之间产生相对转动而使轴向定位体22转动,从而使得转换斜面223与斜面台阶13形成适配连接,此时,实时切换提速功能的井下工具100处于第二状态。在本实施例中,压力传递体21的第二端的第二花键214与转换斜面223适配接触的面积占转换斜面223的1/3~1/2的范围内。
根据本发明,换向流道总成30包括固定在第一外筒101的内壁上的定流道切换体31、与定流道切换体31配合安装的动流道切换体32,以及设置在定流道切换体31与动流道切换体32的轴向之间的弹性件33。在一个实施例中,弹性件33可以为弹簧或碟簧等弹性构件。为了保证动流道切换体32在第一外筒101内居中密封轴向移动,以及保证动流道切换体32与第一外筒101之间的密封性能,在动流道切换体32在与第一外筒101接触连接面之间设有第二动密封总成34和导向带(未示出)。导向带能够对动流道切换体32进行扶正,并且能够提高动流道切换体32的耐磨性能,从而减小动流道切换体32的摩擦,有利于对动流道切换体32形成保护,能够延长其使用寿命。
如图1所示,定流道切换体31构造成一端封闭而另一端开口的筒状,在定流道切换体31的开口端设有定位板。定位板包括连接在定流道切换体31的开口端的法兰盘和设置在法兰盘的径向端部且轴向延伸的圆筒状连接板,连接板通过定位构件314与第一外筒101的内壁固定连接。动流道切换体32构造成中空圆筒状结构,且在动流道切换体32的上端设有环状的端板。动流道切换体32外径与定流道切换体31的内径相等。动流道切换体32适配安装在定流道切换体31内,且能够沿定流道切换体31的轴向运动。弹性件33安装在定位板与端板的轴向之间,且两端分别于定位板和端板抵靠接触。
如图1所示,在轴向定位体22与换向流道总成30之间设有端面轴承90。端面轴承90具体设置在轴向定位体22的下端面与动流道切换体32的上端面之间。端面轴承90使得轴向定位体22仅将轴向移动传递给动流道切换体32,而不会带动换向流道总成30转动。
根据本发明,在动流道切换体32的侧壁上设有第一通孔321,在定流道切换体32的侧壁上设有彼此轴向间隔开分布的第二通孔311和第三通孔312,第一通孔321能够选择性地与第二通孔311或第三通孔312导通。第一通孔321、第二通孔311以及第三通孔312可以设置有多个,且分别在周向上均匀分布。在第一状态下,动流道切换体32关闭第三通孔312,而使第一通孔321与第二通孔311导通,从而使钻井液能够进入冲击装置50以进行冲击工作。在第二状态下,动流道切换体32在驱动切换总成20的作用下轴向向下运动,而关闭第二通孔311,并使第一通孔321与第三通孔312导通,从而使钻井液能够进入稳扭减震装置40以进行稳扭减震工作。根据本发明,通过调整钻井液排量能够增大或减小驱动切换总成20产生的钻井液压差的大小,增大钻井液排量能够实现第一状态向第二状态的切换,减小钻井液排量并在弹性件33的作用下能够使动流道切换体32复位,从而实现第二状态向第一状态的切换。
在本实施例中,第一通孔321、第二通孔311和第三通孔312均设置成与外壳10的中心轴线呈一定倾斜角,倾斜角设置为处于30°~45°的范围内。优选地,第一通孔321、第二通孔311和第三通孔312均设置成从上到下朝着远离外壳10的中心轴线的方向倾斜。第一通孔321、第二通孔311和第三通孔312的直径均设置为处于20~40mm的范围内。
如图1所示,在第一外筒101的对应于换向流道总成30的侧壁区域设有注油孔14。通过注油孔14向安装有弹性件33的空间内注入润滑油,从而对弹性件33进行润滑,对弹性件33形成保护,有利于延长弹性件33的使用寿命。
根据本发明,稳扭减震装置40通过流道分隔体70与定流道切换体31固定连接。如图1所示,流道分隔体70为圆筒体,圆筒体的厚度为5-8mm。流道分隔体70的上端与定流道切换体31的处于第二通孔311和第三通孔312之间的外壁面固定且密封连接,流道分隔体70的下端与稳扭减震装置40固定且密封连接,从而使第三通孔312与稳扭减震装置40内部的第一中心流道42连通。并且,在稳扭减震装置40与稳扭减震外壳103的径向之间形成有第一环空空间41,第一环空空间41与第二通孔311连通。
如图1所示,冲击装置50通过流道换向体60连接在稳扭减震装置40的下游端。冲击装置50对应设置在第二外筒102内,并在冲击装置50与第二外筒102的径向之间形成有第二环空空间51,冲击装置50的中部设有轴向贯穿冲击装置50的第二中心流道52。流道换向体60构造成使稳扭减震装置40内的第一中心流道42与第二环空空间51连通,且使第一环空空间41与冲击装置50内的第二中心流道52连通。在第一状态下,第一通孔321、第二通孔311、第一环空空间41以及第二中心流道依次连通,从而形成第一工作通道。在第二状态下,第一通孔321、第三通孔312、第一中心流道41以及第二环空空间51依次连通,从而形成第二工作通道。在工作过程中,通过流道换向体60实现第一工作通道和第二工作通道的换向,从而在第一状态下,将第一工作通道由旁侧环空钻井液引导为主孔流动,在第二状态下,将第二工作通道由主孔钻井液引导为旁侧钻井液流动。在一个实施例中,流道换向体60采用铸造方式形成。
根据本发明,在驱动切换总成20与第一外筒101之间设有调节垫片80,调节垫片80设置在压力传递体21的上端面上。调节垫片80用于对压力传递体21进行轴向定位,并且调节垫片80能够对换向流道总成30中的弹性件33进行预紧。
下面简述根据本发明的实时切换提速功能的井下工具100的工作过程。首先,将实时切换提速功能的井下工具100下入到井筒中的施工地层,并根据地层情况将其调整到适应该地层地质工程特征的钻井提速状态。例如,处于第一状态,此时动流道切换体32上的第一通孔321与定流道切换体31上的第二通孔连通而形成第一工作通道,钻井液通过第一工作通道流向冲击装置50,从而使冲击装置50处于工作状态。在第一状态下,轴向定位体22上的第一花键222处于第一外筒101的花键槽12内。当根据现场地质工况,需要进行稳扭减震施工时,通过调整提升钻井液排量,从而根据截面效应,对在压力传递体21的上端面形成钻井液压力降,压力传递体21在钻井液压力降的作用下轴向向下运动,并带动轴向定位体22轴向向下运动,直至轴向定位体22轴向运动至花键槽12的末端时,轴向定位体22上的转换斜面223与压力传递体21上的第二花键214产生相对转动,从而使转换斜面223与花键体11的下端的斜面台阶适配连接。此时,动流道切换体32在轴向定位体22的作用下轴向向下运动并压缩弹性件33,使得动流道切换体32封堵定流道切换体31上的第二通孔311,而使第一通孔321与第三通孔312导通,从而形成第二工作通道,钻井液通过第二工作通道流向稳扭减震装置40,使得稳扭减震装置40处于工作状态。当需要切换回第一状态时,只需调整钻井液排量至预定切换排量,动流道切换体32能够在弹性件33的作用下复位,从而导通第一工作通道,重新使冲击装置50处于工作状态。由此,通过调整钻井液排量实现实时切换提速功能的井下工具100在第一状态和第二状态之间的切换,从而能够针对不同的地质工程特征,调整钻井液流经具有不同钻井提速功能的工具,实现匹配最佳提速功能的井下工具,这大大提高了钻井效率,显著缩短了钻井周期。
根据本发明的实时切换提速功能的井下工具100能够根据现场工程地质特征,依靠泵压信号调节控制钻井液流道,以使钻井液流经具有不同钻井提速功能的工具,从而实时切换不同提速工具以实现不同提速功能来适应地质条件的变化,进而实现匹配最佳提速功能的井下工具,达到最佳提速效果,这非常有利于提高钻井效率,缩短钻井周期。实时切换提速功能的井下工具100通过动密封总成能有效保证其密封性能,从而保证实时切换提速功能的井下工具100的工作性能。在工作过程中,实时切换提速功能的井下工具100通过流道换向体60实现第一工作通道和第二工作通道的换向,从而在第一状态下,将第一工作通道由旁侧环空钻井液引导为主孔流动,在第二状态下,将第二工作通道由主孔钻井液引导为旁侧钻井液流动,这进一步提高了井下工具100的提速性能,从而进一步提高了钻井施工效率。此外,井下工具100结构简单,安装效率高,操作简单。
最后应说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施方案而已,并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明,但是对于本领域的技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种实时切换提速功能的井下工具,包括:
圆筒状的外壳(10);
设置在所述外壳的内部的驱动切换总成(20),其包括压力传递体(21)和设置在所述压力传递体的下端的轴向定位体(22),所述压力传递体构造成能够在端面产生钻井液压差而轴向向下运动,并带动所述轴向定位体轴向运动和转动;
设置在所述驱动换向总成的下端的换向流道总成(30),其包括固定在所述外壳的内壁上的定流道切换体(31)、动流道切换体(32),以及设置在所述定流道切换体与所述动流道切换体的轴向之间的弹性件(33),所述动流道切换体的侧壁上设有第一通孔(321),所述定流道切换体的侧壁上设有彼此轴向间隔开分布的第二通孔(311)和第三通孔(312),所述第一通孔选择性地与所述第二通孔或所述第三通孔导通;
连接在所述换向流道总成下端的稳扭减震装置(40),在所述稳扭减震装置与所述外壳的径向之间形成有第一环空空间(41),所述第一环空空间与所述第二通孔连通;以及
设置在所述稳扭减震装置的下游端的冲击装置(50);
其中,在第一状态下,所述动流道切换体关闭所述第三通孔,且使所述第一通孔、所述第二通孔及所述第一环空空间导通,从而使钻井液流向所述冲击装置以进行冲击工作,
在第二状态下,所述动流道切换体关闭所述第二通孔,且使所述第一通孔与所述第三通孔导通,从而使钻井液流向所述稳扭减震装置以进行稳扭减震工作,
通过调整钻井液排量,所述井下工具能够在所述压力传递体和所述弹性件的作用下完成所述第一状态与所述第二状态的相互切换。
2.根据权利要求1所述的井下工具,其特征在于,所述冲击装置通过流道换向体(60)连接在所述稳扭减震装置的下游端,且在所述冲击装置与所述外壳之间形成有第二环空空间(51),
所述流道换向体构造成使所述稳扭减震装置内的第一中心流道(42)与所述第二环空空间连通,且使所述第一环空空间与所述冲击装置内的第二中心流道(52)连通。
3.根据权利要求1所述的井下工具,其特征在于,所述压力传递体包括圆筒状的本体部分(211)和设置在所述本体部分的第一端的压盖(212),所述压盖的中部设有压力孔(213),通过调整钻井液排量能够在所述压力孔的作用下形成截面效应,从而在所述压盖的端面产生钻井液压差。
4.根据权利要求3所述的井下工具,其特征在于,所述压力孔的直径设置为处于所述本体部分内径的1/4~1/2之间的范围内,且所述压力传递体在钻井液排量调整至预定值时能够产生2~3MPa的钻井液压力降。
5.根据权利要求3所述的井下工具,其特征在于,所述外壳包括第一外筒(101)和连接在所述第一外筒的下端的第二外筒(102),在所述第一外筒的内壁面上设有多个花键体(11),多个所述花键体在周向上均布,从而在相邻的所述花键体之间形成花键槽(12),且所述花键体的下端面构造成斜面台阶(13)。
6.根据权利要求5所述的井下工具,其特征在于,所述轴向定位体包括圆筒状的定位本体(221),在所述定位本体的第一端设有多个轴向向外延伸的第一花键(222),所述第一花键的末端构造成转换斜面(223),
在第一状态下,所述第一花键(222)与所述花键槽适配安装,
在第二状态下,所述轴向定位体轴向运动至所述花键槽(12)的末端,且使所述转换斜面(223)与所述斜面台阶(13)形成适配连接。
7.根据权利要求6所述的井下工具,其特征在于,在所述压力传递体的本体部分的第二端设有锯齿状的第二花键(214),所述第二花键与所述转换斜面接触连接,所述压力传递体(21)能够通过所述第二花键与所述转换斜面使所述轴向定位体产生相对转动,从而使所述转换斜面与所述斜面台阶适配连接。
8.根据权利要求1所述的井下工具,其特征在于,所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔均设置成与所述外壳的中心轴线呈一定倾斜角,所述倾斜角为30°~45°,且所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的直径均设置为20~40mm。
9.根据权利要求5所述的井下工具,其特征在于,所述定流道切换体构造成一端封闭而另一端开口的筒状,所述定流道切换体的开口端设有定位板,所述定位板通过定位构件(314)与所述第一外筒的内壁固定连接。
10.根据权利要求2或9所述的井下工具,其特征在于,所述稳扭减震装置通过流道分隔体(70)与所述定流道切换体固定连接,所述流道分隔体的上端与所述定流道切换体的处于所述第二通孔和所述第三通孔之间的外壁面固定连接,从而使所述第三通孔与所述稳扭减震装置内的第一中心流道连通。
11.根据权利要求9所述的井下工具,其特征在于,在所述压力传递体与所述第一外筒内壁之间设有第一动密封总成(24),在所述动流道切换体与所述第一外筒内壁之间设有第二动密封总成(34)。
12.根据权利要求1到9中任一项所述的井下工具,其特征在于,在所述压力传递体的上端设有调节垫片(80),所述调节垫片能够对所述压力传递体进行轴向定位和对所述弹性件进行预紧。
13.根据权利要求1到9中任一项所述的井下工具,其特征在于,在所述轴向定位体与所述动流道切换体的轴向之间设有端面轴承(90)。
14.根据权利要求9所述的井下工具,其特征在于,在所述第一外筒的对应于所述换向流道总成的侧壁区域设有注油孔(14)。
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Citations (3)
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Patent Citations (3)
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---|---|---|---|---|
CN107401374A (zh) * | 2017-09-14 | 2017-11-28 | 长江大学 | 一种扭力冲击提速工具 |
CN208734268U (zh) * | 2018-08-21 | 2019-04-12 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种钻井设备 |
CN109162634A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-01-08 | 北京工业大学 | 高频轴向脉动冲击钻井工具 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
井下增压钻井提速技术研究;陈灿光;;中国石油和化工标准与质量(01);全文 * |
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