CN219412455U - 一种钻井提速工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井提速工具，涉及钻井工具领域，其包括：套筒，其用于与钻柱相连；下接头组件，其用于与钻头相连，下接头组件与套筒可拆卸地相连，以形成一收纳空腔，下接头组件内设有径向间隔设置的内耐磨支撑环和外耐磨支撑环；换向套，其嵌设于收纳空腔内，换向套底部设有第一耐磨环，换向套通过第一耐磨环支撑于内耐磨支撑环上；冲击锤组件，其套设于换向套外，冲击锤组件底部设有第二耐磨环，冲击锤组件通过第二耐磨环支撑于外耐磨支撑环。本实用新型通过在提速工具容易磨损的换向套和冲击锤底部与下端盖之间设置对应的耐磨环，以应对井下泥浆复杂环境对关键部位的侵蚀，提高了工具的耐磨损和耐冲蚀能力，延长提速工具的使用寿命。

Description

一种钻井提速工具

技术领域

本实用新型涉及钻井工具技术领域，具体涉及一种钻井提速工具。

背景技术

目前，周向冲击钻井提速工具广泛应用于石油天然气钻井工程领域，该工具可产生高频、周向冲击载荷，消除PDC钻头在井底有害的“粘滑”现象，减轻钻头复合片的磨损，提高钻头机械钻速和进尺。

相关技术中，周向冲击钻井提速工具结构复杂、零件较多，且一般周向冲击钻井提速工具的上端盖和下端盖之间设有冲击锤和换向套。作为周向冲击钻井提速工具的内部关键零件，冲击锤和换向套支撑于下端盖上，工具正常工作时，冲击锤和换向套会发生高速旋转，不可避免的与底部下端盖发生正常磨损。然而，钻井工具在井下作业时，冲击锤、换向套等部件均处于钻井液环境中，井下泥浆中存在较多细小固相颗粒，这些细小颗粒会加速冲击锤和换向套高速旋转时与下端盖的磨损和侵蚀速度，导致工具使用寿命降低。因此，如何减缓加速工具的磨损，提高零件使用寿命成为从业人员的亟待解决的难题。

实用新型内容

针对现有技术中钻井提速工具的冲击锤和换向套工作时，关键部位受磨损和侵蚀严重，导致整个提速工具使用寿命降低，本实用新型提供一种钻井提速工具，其包括：

套筒，其用于与钻柱相连；

下接头组件，其用于与钻头相连，所述下接头组件与所述套筒可拆卸地相连，以形成一收纳空腔，所述下接头组件内设有径向间隔设置的内耐磨支撑环和外耐磨支撑环；

换向套，其嵌设于所述收纳空腔内，所述换向套底部设有第一耐磨环，所述换向套通过所述第一耐磨环支撑于所述内耐磨支撑环上；

冲击锤组件，其套设于所述换向套外，所述冲击锤组件底部设有第二耐磨环，所述冲击锤组件通过所述第二耐磨环支撑于所述外耐磨支撑环。

一些实施例中，所述下接头组件包括：

下接头主体，其部分穿设于所述套筒中；

下端盖，其设于所述下接头主体顶端，且所述下端盖上嵌设有所述内耐磨支撑环和外耐磨支撑环。

一些实施例中，所述下接头主体的外壁面设有第一锁紧槽，所述套筒的内壁面设有第二锁紧槽，所述第一锁紧槽与所述第二锁紧槽位置对应，且所述第一锁紧槽与所述第二锁紧槽之间设有限位件。

一些实施例中，所述下接头主体与所述套筒之间设有密封圈。

一些实施例中，所述冲击锤组件包括：

锤座，其支撑于所述下端盖，所述锤座的侧面开设有冲击舱；

冲击锤，其支撑于所述下端盖，且所述冲击锤穿设于所述锤座中，所述冲击锤外壁面设有锤头，所述锤头部分位于所述冲击舱中；其中，

当部分钻井液进入所述冲击锤与所述锤座之间时，所述钻井液驱动所述冲击锤的锤头往复撞击所述冲击舱。

一些实施例中，所述换向套侧面设有换向舱，所述冲击锤内壁面设有内键，所述内键部分穿设于所述换向舱中；其中，

当所述锤头往复撞击所述冲击舱时，所述冲击锤通过所述内键驱动所述换向套做周向往复运动。

一些实施例中，所述套筒内设有上端盖，所述上端盖和所述下端盖之间设有所述锤座，且所述下接头主体通过连接螺栓依次与所述下端盖、所述锤座和所述上端盖相连。

一些实施例中，所述内耐磨支撑环、外耐磨支撑环、第二耐磨环和第一耐磨环由硬质合金或金刚石复合材料制成。

一些实施例中，所述内耐磨支撑环、外耐磨支撑环、第二耐磨环和第一耐磨环表面设有耐磨层，所述耐磨层由硬质合金或金刚石复合材料制成。

一些实施例中，所述内耐磨支撑环中部的流道成曲面结构。

与现有技术相比，本实用新型通过在提速工具容易磨损的换向套和冲击锤底部与下端盖之间设置对应的耐磨环，以应对井下泥浆复杂环境对关键部位的侵蚀，提高了工具的耐磨损和耐冲蚀能力，从而延长提速工具的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中钻井提速工具的剖视图；

图2为本实用新型实施例中钻井提速工具的局部剖视图；

图3为本实用新型实施例中锤座的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中冲击锤的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中换向套的结构示意图。

图中：1、套筒；11、第二锁紧槽；2、下接头组件；21、内耐磨支撑环；22、外耐磨支撑环；23、下接头主体；231、第一锁紧槽；24、下端盖；25、上端盖；26、喷嘴；27、喷嘴密封圈；28、喷嘴卡簧；3、换向套；31、第一耐磨环；32、换向舱；4、冲击锤组件；41、第二耐磨环；42、锤座；421、冲击舱；43、冲击锤；431、锤头；432、内键；5、限位件；6、连接螺栓；8、密封圈；9、密封环；91、密封环卡簧。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。针对现有技术中钻井提速工具的冲击锤和换向套工作时，关键部位受磨损和侵蚀严重，导致整个提速工具使用寿命降低，如图1和图2所示，本申请提供一种钻井提速工具，其包括：套筒1、下接头组件2、换向套3和冲击锤组件4；其中，

套筒1用于与钻柱相连；下接头组件2用于与钻头相连，所述下接头组件2与所述套筒1可拆卸地相连，以形成一收纳空腔，所述下接头组件2内设有径向间隔设置的内耐磨支撑环21和外耐磨支撑环22；换向套3，其嵌设于所述收纳空腔内，所述换向套3底部设有第一耐磨环31，所述换向套3通过所述第一耐磨环31支撑于所述内耐磨支撑环21上；冲击锤组件4，其套设于所述换向套3外，所述冲击锤组件4底部设有第二耐磨环41，所述冲击锤组件4通过所述第二耐磨环41支撑于所述外耐磨支撑环22。

可以理解的是，本申请中冲击锤组件4和换向套3底部与下接头组件2之间设有对应的第一耐磨环31、第二耐磨环41、内耐磨支撑环21和外耐磨支撑环22。其中，第一耐磨环31与内耐磨支撑环21位置对应，第二耐磨环41和外耐磨支撑环22位置对应。使得冲击锤组件4和换向套3与下接头组件2之间耐磨性能和抗侵蚀性能提高，大大减缓了上述零件在存在细砂颗粒的环境里运转的使用寿命。

优选地，所述内耐磨支撑环21中部的流道成曲面结构，以减少高速钻井液对内耐磨支撑环21的冲刷作用。

优选地，所述内耐磨支撑环21、外耐磨支撑环22、第二耐磨环41和第一耐磨环31由硬质合金或金刚石复合材料制成。

一些可选地实施例中，所述内耐磨支撑环21、外耐磨支撑环22、第二耐磨环41和第一耐磨环31表面设有耐磨层，所述耐磨层由硬质合金或金刚石复合材料制成。

具体地，所述下接头组件2包括：下接头主体23和下端盖24；其中，下接头主体23，其部分穿设于所述套筒1中；下端盖24，其设于所述下接头主体23顶端，且所述下端盖24上嵌设有所述内耐磨支撑环21和外耐磨支撑环22。

一些实施例中，为了方便安装和拆卸清洗，所述下接头主体23的外壁面设有第一锁紧槽231，所述套筒1的内壁面设有第二锁紧槽11，所述第一锁紧槽231与所述第二锁紧槽11位置对应，且所述第一锁紧槽231与所述第二锁紧槽11之间设有限位件5。

优选地，限位件5形状可选为球形或长方体。

可以理解的是，限位件5插设在第一锁紧槽231与所述第二锁紧槽11之间对下接头主体23和套筒1进行轴向限位。使上述两个部件直接为可拆卸地连接，方便装配和拆卸维修。

如图1所示，为减少泥沙的进入，所述下接头主体23与所述套筒1之间设有密封圈8。

进一步地，如图3、图4和图5所示，所述冲击锤组件4包括：锤座42和冲击锤43；其中，

锤座42支撑于所述下端盖24，所述锤座42的侧面开设有冲击舱421；冲击锤43支撑于所述下端盖24，且所述冲击锤43穿设于所述锤座42中，所述冲击锤43外壁面设有锤头431，所述锤头431部分位于所述冲击舱421中；其中，当部分钻井液进入所述冲击锤43与所述锤座42之间时，所述钻井液驱动所述冲击锤43的锤头431往复撞击所述冲击舱421。

优选地，锤座42外圆为圆柱形，内部有两个对称冲击舱421，冲击舱421呈扇形。在锤座42上安设有螺栓，用于穿过连接螺栓6。

进一步地，如图2所示，所述套筒1内设有上端盖25，所述上端盖25和所述下端盖24之间设有所述锤座42，且所述下接头主体23通过连接螺栓6依次与所述下端盖24、所述锤座42和所述上端盖25相连。可选地，连接螺栓6可设有2到4个，以实现下端盖24、所述锤座42和所述上端盖25的轴向连接固定。

一些具体地实施例中，在套筒1和下接头主体23所形成空间的最上端设有上端盖25，最下端设有下端盖24，在上端盖25和下端盖24之间的空间，从外到里依次设有锤座42、冲击锤43和换向套3。冲击锤43两侧锤头431分别放置在锤座42两侧冲击舱421中，冲击锤43两侧内键432分别放置在换向套3的两侧换向舱32中。在冲击锤43和换向套3之间设有密封环9，密封环卡簧91将密封环轴向固定在换向套3上，由密封环9、换向套3和冲击锤43形成密闭的换向舱32。密封圈8安装在下接头主体23的密封槽里，阻止高压钻井液从套筒1与下接头主体23之间的间隙流出。

可选地，换向套3的两侧有对称的U形换向舱32，组装时冲击锤43两侧内键432分别安放在换向套3的换向舱32中。

具体地，在下端盖24的内部安设有喷嘴26、喷嘴密封圈27和喷嘴卡簧28，也可采用螺纹连接方式将喷嘴26与下端盖24固定。

使用时，当周向冲击钻井提速工具正常工作时，冲击锤43两侧锤头431在锤座42两侧冲击舱421内做高频、周向和往复旋转运动，锤头431高速撞击冲击舱421产生的冲击载荷通过下接头主体23传递给PDC钻头，消除PDC钻头在井底有害的“粘滑”现象，减轻复合片的磨损，提高钻头机械钻速和进尺。冲击锤43在做周向、往复旋转运动同时，通过两侧内键432带动换向套3产生周向、往复旋转。冲击锤43和换向套3的下端圆孔内分别镶装具有高耐磨性能的第二耐磨环41和第一耐磨环31，第二耐磨环41和第一耐磨环31分别与下端盖24上镶装的外耐磨支撑环22和内耐磨支撑环21的环形端面接触。当冲击锤43和换向套3高速旋转时，两对具有高硬度、高耐磨性能的接触环可以提高关键零件的耐磨损和耐冲蚀性能，从而提高周向冲击钻井提速工具的工作性能和使用寿命。

综上所述，本实用新型通过在提速工具容易磨损的换向套和冲击锤底部与下端盖之间设置对应的耐磨环，以应对井下泥浆复杂环境对关键部位的侵蚀，提高了工具的耐磨损和耐冲蚀能力，从而延长加速工具的使用寿命。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种钻井提速工具，其特征在于，包括：

套筒(1)，其用于与钻柱相连；

下接头组件(2)，其用于与钻头相连，所述下接头组件(2)与所述套筒(1)可拆卸地相连，以形成一收纳空腔，所述下接头组件(2)内设有径向间隔设置的内耐磨支撑环(21)和外耐磨支撑环(22)；

换向套(3)，其嵌设于所述收纳空腔内，所述换向套(3)底部设有第一耐磨环(31)，所述换向套(3)通过所述第一耐磨环(31)支撑于所述内耐磨支撑环(21)上；

冲击锤组件(4)，其套设于所述换向套(3)外，所述冲击锤组件(4)底部设有第二耐磨环(41)，所述冲击锤组件(4)通过所述第二耐磨环(41)支撑于所述外耐磨支撑环(22)。

2.如权利要求1所述的钻井提速工具，其特征在于：所述下接头组件(2)包括：

下接头主体(23)，其部分穿设于所述套筒(1)中；

下端盖(24)，其设于所述下接头主体(23)顶端，且所述下端盖(24)上嵌设有所述内耐磨支撑环(21)和外耐磨支撑环(22)。

3.如权利要求2所述的钻井提速工具，其特征在于：所述下接头主体(23)的外壁面设有第一锁紧槽(231)，所述套筒(1)的内壁面设有第二锁紧槽(11)，所述第一锁紧槽(231)与所述第二锁紧槽(11)位置对应，且所述第一锁紧槽(231)与所述第二锁紧槽(11)之间设有限位件(5)。

4.如权利要求2所述的钻井提速工具，其特征在于：所述下接头主体(23)与所述套筒(1)之间设有密封圈(8)。

5.如权利要求2所述的钻井提速工具，其特征在于，所述冲击锤组件(4)包括：

锤座(42)，其支撑于所述下端盖(24)，所述锤座(42)的侧面开设有冲击舱(421)；

冲击锤(43)，其支撑于所述下端盖(24)，且所述冲击锤(43)穿设于所述锤座(42)中，所述冲击锤(43)外壁面设有锤头(431)，所述锤头(431)部分位于所述冲击舱(421)中；其中，

当部分钻井液进入所述冲击锤(43)与所述锤座(42)之间时，所述钻井液驱动所述冲击锤(43)的锤头(431)往复撞击所述冲击舱(421)。

6.如权利要求5所述的钻井提速工具，其特征在于：所述换向套(3)侧面设有换向舱(32)，所述冲击锤(43)内壁面设有内键(432)，所述内键(432)部分穿设于所述换向舱(32)中；其中，

当所述锤头(431)往复撞击所述冲击舱(421)时，所述冲击锤(43)通过所述内键(432)驱动所述换向套(3)做周向往复运动。

7.如权利要求5所述的钻井提速工具，其特征在于：所述套筒(1)内设有上端盖(25)，所述上端盖(25)和所述下端盖(24)之间设有所述锤座(42)，且所述下接头主体(23)通过连接螺栓(6)依次与所述下端盖(24)、所述锤座(42)和所述上端盖(25)相连。

8.如权利要求1所述的钻井提速工具，其特征在于：所述内耐磨支撑环(21)、外耐磨支撑环(22)、第二耐磨环(41)和第一耐磨环(31)由硬质合金或金刚石复合材料制成。

9.如权利要求1所述的钻井提速工具，其特征在于：所述内耐磨支撑环(21)、外耐磨支撑环(22)、第二耐磨环(41)和第一耐磨环(31)表面设有耐磨层，所述耐磨层由硬质合金或金刚石复合材料制成。

10.如权利要求1所述的钻井提速工具，其特征在于：所述内耐磨支撑环(21)中部的流道成曲面结构。