CN210829132U - 具有过滤功能的扭力冲击器工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有过滤功能的扭力冲击器工具，包括：壳体、分流活塞组件、和过滤筒，过滤筒的周向侧壁上形成有网孔，分流活塞组件及过滤筒均设置于壳体内部，过滤筒的第一端与壳体的入口端密封连接，过滤筒的第二端通过分流活塞组件与壳体的出口端密封连接，壳体的内壁与分流活塞组件及过滤筒的外壁之间形成环状间隙，环状间隙通过分流活塞组件与出口端连通，过滤筒的内部在网孔堵塞时通过分流活塞组件与出口端连通。本实用新型通过在扭力冲击器工具的结构中增加过滤器，使得泥浆的固含量过高时，本实用新型中的过滤器能起到将泥浆进行有效的清理和产生更好的流变性，从而提高扭力冲击器工具在井下作业效率。

Description

具有过滤功能的扭力冲击器工具

技术领域

本实用新型涉及钻井技术领域，特别涉及一种具有过滤功能的扭力冲击器工具。

背景技术

在钻井工具使用的过滤短节，井下工具处理泥浆的过滤系统。在现有的钻井工具中都会使用到的过滤短节，其使用寿命短。此外，常规的过滤器短节只是作为钻井钻具组合中的一个过滤泥浆的装置，其距离钻头端较远，以降低对过滤装置的要求，也没有与扭力冲击器工具结合使用。常规的过滤短节使用时间不够，更换内部的滤网频率高，也没有提供泥浆的流变性的功能，及起到过滤泥浆的作用，在泥浆固含量过高的情况下，容易出现滤网脱落。常规的过滤器没有分流装置，当过滤短节被堵住后只能起钻钻具重新调整钻具组合。

现有技术中的扭力冲击器工具的失效率高(约在20％左右)，在流变性差的泥浆系统中，扭力冲击器工具压力变化很大，在运转中不稳定，影响了工具效率和使用寿命。也就是说，当泥浆的性能很差时，过滤器短节内部的过滤筒中已经填满了大的颗粒物，这样就会堵住泥浆的钻进通道，泵压上升的情况，反之影响扭力冲击器的泥浆水系统的作用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有过滤功能的扭力冲击器工具，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种具有过滤功能的扭力冲击器工具，包括：壳体、分流活塞组件、和过滤筒，所述过滤筒的周向侧壁上形成有网孔，所述分流活塞组件及所述过滤筒均设置于所述壳体内部，所述过滤筒的第一端与所述壳体的入口端密封连接，所述过滤筒的第二端通过所述分流活塞组件与所述壳体的出口端密封连接，所述壳体的内壁与所述分流活塞组件及过滤筒的外壁之间形成环状间隙，所述环状间隙通过所述分流活塞组件与所述出口端连通，所述过滤筒的内部在所述网孔堵塞时通过所述分流活塞组件与所述出口端连通。

优选地，所述分流活塞组件包括筒座、分流活塞壳体、分流活塞杆、弹簧和分流活塞固定座，所述分流活塞固定座固定设置在所述筒座内部，所述分流活塞杆的第一端穿设于所述分流活塞固定座的通孔中，所述弹簧套在所述分流活塞杆上，所述分流活塞壳体设置在所述分流活塞杆的第二端，所述分流活塞杆的第二端在所述弹簧的作用下将所述分流活塞壳体上的过流孔堵住密封，所述筒座的周向侧壁上开设有侧壁通槽。

优选地，所述过滤筒的第二端与所述筒座的第一端密封地套接，所述筒座的第二端与所述出口端密封连接。

优选地，所述筒座的内壁上设置有卡槽，所述分流活塞固定座的外壁上突出地设置有卡入所述卡槽中的卡块。

优选地，所述分流活塞杆的第二端呈锥形，所述分流活塞壳体的内腔壁呈与所述锥形吻合接触的锥面，所述锥面上设置有所述过流孔。

优选地，所述分流活塞固定座的通孔的内壁上形成有密封槽，所述密封槽中安装有用于与所述分流活塞杆密封配合的T形密封圈。

优选地，所述筒座通过第一密封圈与所述出口端密封连接，所述筒座与所述分流活塞壳体之间通过第二密封圈密封连接。

优选地，所述过滤筒的第一端通过上部固定套与所述壳体的入口端连接，所述上部固定套通过第三密封圈与所述壳体的内壁密封连接。

优选地，所述上部固定套的外壁周向槽中安装有弹性挡圈，所述上部固定套通过所述弹性挡圈安装在所述壳体的出口端。

优选地，所述网孔的直径为5mm，所述过滤筒的壁厚为8-10mm，所述过滤筒的表面设置有激光熔覆涂层。

由于采用了上述技术方案，本实用新型通过在扭力冲击器工具的结构中增加过滤器，使得泥浆的固含量过高时，本实用新型中的过滤器能起到将泥浆进行有效的清理和产生更好的流变性，从而提高扭力冲击器工具在井下作业效率。经过实验发现，将过滤器应用到TIP工具中，现场使用钻井的机械钻速4.98m/h,纯钻进时间234h，从效果上看比常规的TIP工具更稳定，使用时间更长，已经达到了提高工具效率和使用寿命的目的。

附图说明

图1示意性地示出了本实用新型的分解图；

图2示意性地示出了本实用新型的端部视图；

图3示意性地示出了本实用新型的剖视图。

图中附图标记：1、壳体；2、过滤筒；3、网孔；4、筒座；5、分流活塞壳体；6、分流活塞杆；7、弹簧；8、分流活塞固定座；9、过流孔；10、侧壁通槽；11、卡块；12、T形密封圈；13、第一密封圈；14、第二密封圈；15、上部固定套；16、第三密封圈；17、弹性挡圈。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实用新型的一个方面，提供了一种具有过滤功能的扭力冲击器工具，包括：壳体1、分流活塞组件、和过滤筒2，所述过滤筒2的周向侧壁上形成有网孔3，所述分流活塞组件及所述过滤筒2均设置于所述壳体1内部，所述过滤筒2的第一端与所述壳体1的入口端密封连接，所述过滤筒2的第二端通过所述分流活塞组件与所述壳体1的出口端密封连接，所述壳体1的内壁与所述分流活塞组件及过滤筒2的外壁之间形成环状间隙，所述环状间隙通过所述分流活塞组件与所述出口端连通，所述过滤筒2的内部在所述网孔3堵塞时通过所述分流活塞组件与所述出口端连通。

优选地，所述网孔3的直径为5mm，所述过滤筒2的壁厚为8-10mm，所述过滤筒2的表面设置有激光熔覆涂层。具体地说，整个短节壳体内部表面采用了耐腐蚀、耐磨损的激光熔覆涂层，因此与常规的滤子结构设计对比，本实用新型具有更好的耐冲蚀的材料。通过计算将过滤筒的目数进行相应的设计比例，首先考虑了过滤器短节在长时间井下工作的使用寿命，因此必须要采用好的材料做滤网，本实用新型优选采用17-4PH材料加工过滤筒，然后热处理使其硬度:HRC38以上，在过滤筒设计中壁厚达到8～10mm，这是常规的过滤短节设计中没有的，因此本实用新型中的过滤器短节在井下可以达到2000小时以上的使用效果，大大延长了使用寿命，提高了施工效率。

优选地，所述分流活塞组件包括筒座4、分流活塞壳体5、分流活塞杆6、弹簧7和分流活塞固定座8，所述分流活塞固定座8固定设置在所述筒座4内部，所述分流活塞杆6的第一端穿设于所述分流活塞固定座8的通孔中，所述弹簧7套在所述分流活塞杆6上，所述分流活塞壳体5设置在所述分流活塞杆6的第二端，所述分流活塞杆6的第二端在所述弹簧7的作用下将所述分流活塞壳体5上的过流孔9堵住密封，所述筒座4的周向侧壁上开设有侧壁通槽10。

优选地，所述分流活塞杆6的第二端呈锥形，所述分流活塞壳体5的内腔壁呈与所述锥形吻合接触的锥面，所述锥面上设置有所述过流孔9，以释放因粒径过大而残留在过滤筒2内的泥浆异物。

工作时，泥浆从入口端进入过滤筒2中从而对泥浆中的异物进行过滤，过滤筒2的孔隙为5mm,就是小于直径5mm的颗粒物都可以释放出去，大于5mm的颗粒物将堆积在过滤筒2内。当释放出去的颗粒物通过环状间隙流到分流活塞组件中被反流过滤，从而有效地减缓颗粒物在泥浆中的流变性，最后由出口端流出壳体1。

本实用新型还从泥浆的冲蚀方面进行了考虑，因为非常恶劣的泥浆环境也是在设计中需要考虑到的，当泥浆的性能很差时，过滤器短节内部的过滤筒中已经填满了大的颗粒物，这样就会堵住泥浆的钻进通道，泵压上升的情况，反之影响扭力冲击器的泥浆水系统的作用。常规的过滤器没有分流装置，当过滤短节被堵住后只能起钻钻具重新调整钻具组合。

进一步地，由于常规的过滤过滤短节的过滤筒在3-4mm,材料使用的是一般的314不锈钢板材焊接结构，在泥浆性能很差的情况下很容易被冲腐蚀掉，因此常规的过滤短节使用时间不够，更换内部的滤网频率高，也没有提供泥浆的流变性的功能，及起到过滤泥浆的作用，在泥浆固含量过高的情况下，容易出现滤网脱落。

为此，本实用新型当过滤筒2内的异物过多形成一定的压耗(例如2MPA)时，压力通过分流活塞组件的过流孔9作用于分流活塞杆6的端部，从而推动分流活塞杆6克服弹簧7的弹性力而离开分流活塞壳体5，从而打开过流孔9，于是过滤筒2中因粒径过大而残留在过滤筒2内的泥浆异物从过流孔9通过，并由分流活塞固定座8一侧的侧壁通槽10进入环状间隙后，再由环状间隙进入分流活塞固定座8的另一侧的侧壁通槽10进入分流活塞壳体5中，由分流活塞壳体5的轴向内孔流过出口端。

当过滤筒2中的大粒径的颗粒物没有残留时，过滤筒2周向侧壁上的网孔未被堵柱，过滤筒2中的压力尚未建立，因此在弹簧7的作用下分流活塞杆6将过流孔9封口，这样大于5mm的颗粒物也不会从过滤筒中流动到扭力冲击器中造成威胁。

当过滤筒2中的颗粒物增多时会形成一定的压力，当压力值作用力大于分流装置中的弹簧7的作用力时，分流活塞杆6就会被压缩，从而释放出一定的流动出来，此时颗粒物会从过流孔9流动出去，从而防止过滤器堵住泥浆通道。

在上述技术方案中，本实用新型通过底部的分流活塞组件来解决这个问题，当颗粒物堆积多是会造成压力的上升，通过压力作用到分流活塞组件。当系统压力上升到200PSI时，压力作用到分流活塞杆6，这样的话就会释放掉一部分大颗粒物出去，不会受限于过滤器短节被泥浆的异物堵住而整个钻井工具需要起钻重新调整。

由于采用了上述技术方案，本实用新型通过在扭力冲击器工具的结构中增加过滤器，使得泥浆的固含量过高时，本实用新型中的过滤器能起到将泥浆进行有效的清理和产生更好的流变性，从而提高扭力冲击器工具在井下作业效率。经过实验发现，将过滤器应用到TIP工具中，现场使用钻井的机械钻速4.98m/h,纯钻进时间234h，从效果上看比常规的TIP工具更稳定，使用时间更长，已经达到了提高工具效率和使用寿命的目的。

优选地，所述过滤筒2的第二端与所述筒座4的第一端密封地套接，所述筒座4的第二端与所述出口端密封连接。

优选地，所述筒座4的内壁上设置有卡槽，所述分流活塞固定座8的外壁上突出地设置有卡入所述卡槽中的卡块11。

优选地，所述分流活塞固定座8的通孔的内壁上形成有密封槽，所述密封槽中安装有用于与所述分流活塞杆6密封配合的T形密封圈12。

优选地，所述筒座4通过第一密封圈13与所述出口端密封连接，所述筒座4与所述分流活塞壳体5之间通过第二密封圈14密封连接。

优选地，所述过滤筒2的第一端通过上部固定套15与所述壳体1的入口端连接，所述上部固定套15通过第三密封圈16与所述壳体1的内壁密封连接。

优选地，所述上部固定套15的外壁周向槽中安装有弹性挡圈17，所述上部固定套15通过所述弹性挡圈17安装在所述壳体1的出口端。

下边的试验可进一步充分表明本实用新型的创新之处、及其所能取得的预料不到的技术效果：

(1)在试验中通过调配泥浆的性能后，通过添加2mm-4mm颗粒的堵漏材料，获取使用泥浆水力系统测试扭力冲击器工具增加过滤器短节后的数据，数据表明在增加过滤器短节后，扭力冲击器的失效率明显减低1％的工作失效率，同等情况下没有增加过滤器短节的扭力冲击器工具失效率在20％，由此可见在扭力冲击器的上端增加过滤分流器短节能有效的防止泥浆中的大的固含颗粒物造成扭力冲击器失效。

(2)在2.0密度的泥浆条件下，流变性差的泥浆系统中，采用了过滤器的装置工具在压降上面有很大的变化，从数据的上看泵压的变化是一个线性的变化值0.1-0.2MPA的压力变化。反之，在没有过滤器装置的工具在测试中，压力变化很大可达0.2-0.8MPA，这种压差变化说明工具在运转中不稳定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，包括：壳体(1)、分流活塞组件、和过滤筒(2)，所述过滤筒(2)的周向侧壁上形成有网孔(3)，所述分流活塞组件及所述过滤筒(2)均设置于所述壳体(1)内部，所述过滤筒(2)的第一端与所述壳体(1)的入口端密封连接，所述过滤筒(2)的第二端通过所述分流活塞组件与所述壳体(1)的出口端密封连接，所述壳体(1)的内壁与所述分流活塞组件及过滤筒(2)的外壁之间形成环状间隙，所述环状间隙通过所述分流活塞组件与所述出口端连通，所述过滤筒(2)的内部在所述网孔(3)堵塞时通过所述分流活塞组件与所述出口端连通。

2.根据权利要求1所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述分流活塞组件包括筒座(4)、分流活塞壳体(5)、分流活塞杆(6)、弹簧(7)和分流活塞固定座(8)，所述分流活塞固定座(8)固定设置在所述筒座(4)内部，所述分流活塞杆(6)的第一端穿设于所述分流活塞固定座(8)的通孔中，所述弹簧(7)套在所述分流活塞杆(6)上，所述分流活塞壳体(5)设置在所述分流活塞杆(6)的第二端，所述分流活塞杆(6)的第二端在所述弹簧(7)的作用下将所述分流活塞壳体(5)上的过流孔(9)堵住密封，所述筒座(4)的周向侧壁上开设有侧壁通槽(10)。

3.根据权利要求2所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述过滤筒(2)的第二端与所述筒座(4)的第一端密封地套接，所述筒座(4)的第二端与所述出口端密封连接。

4.根据权利要求2所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述筒座(4)的内壁上设置有卡槽，所述分流活塞固定座(8)的外壁上突出地设置有卡入所述卡槽中的卡块(11)。

5.根据权利要求2所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述分流活塞杆(6)的第二端呈锥形，所述分流活塞壳体(5)的内腔壁呈与所述锥形吻合接触的锥面，所述锥面上设置有所述过流孔(9)。

6.根据权利要求2所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述分流活塞固定座(8)的通孔的内壁上形成有密封槽，所述密封槽中安装有用于与所述分流活塞杆(6)密封配合的T形密封圈(12)。

7.根据权利要求2所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述筒座(4)通过第一密封圈(13)与所述出口端密封连接，所述筒座(4)与所述分流活塞壳体(5)之间通过第二密封圈(14)密封连接。

8.根据权利要求2所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述过滤筒(2)的第一端通过上部固定套(15)与所述壳体(1)的入口端连接，所述上部固定套(15)通过第三密封圈(16)与所述壳体(1)的内壁密封连接。

9.根据权利要求8所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述上部固定套(15)的外壁周向槽中安装有弹性挡圈(17)，所述上部固定套(15)通过所述弹性挡圈(17)安装在所述壳体(1)的出口端。

10.根据权利要求1所述的具有过滤功能的扭力冲击器工具，其特征在于，所述网孔(3)的直径为5mm，所述过滤筒(2)的壁厚为8-10mm，所述过滤筒(2)的表面设置有激光熔覆涂层。

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