CN220081344U - 一种旋冲钻井工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋冲钻井工具，包括连接杆、套筒、下挡板、下接头、回转体以及冲击组件；连接杆上转动连接有固定板，套筒设置在固定板下方，连接杆上设置有冲击组件。套筒上设置有条形槽，条形槽中设置有凸棱。冲击组件包括撞击块、受击块、旋转座以及蓄能单元，蓄能单元设置在撞击块的上方，受击块设置在撞击块和旋转座之间；撞击块上设置有第一凸缘，旋转座上设置有第二凸缘，在旋转座转动的过程中，第一凸缘与第二凸缘间歇性接触。本实用新型采用的是机械方式对钻头传递轴向的振动，不存在液动、气动式冲击器需要钻井液等介质才能产生振动的情况，相比于液动、气动式冲击器在深井中抗干扰能力强且操作方便。

Description

一种旋冲钻井工具

技术领域

本实用新型涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种旋冲钻井工具。

背景技术

旋冲钻井是在常规钻井的基础上加装冲击钻具，在旋转破岩的同时对钻头施加一个高频冲击力，从而实现旋转与冲击联合破岩的钻井技术。基于旋冲钻井的破岩机理和技术特点，自诞生以来，其发展速度极快，在矿山、石油钻井、地质勘探等诸多领域都得到了广泛的应用。

冲击器是旋冲钻井的关键设备，在石油钻井领域用得最多的是气动式和液动式两种。在公开号为CN210977275U的实用新型专利(以下简称“现有技术1”)中公开了一种钻井用液动冲击器，现有技术1中设置有整流器和导流体，液体在整流器的带动下驱动导流体以及下壳体沿上壳体做轴向往复运动，使钻井用液动冲击器产生更强的液动冲力，并将产生的液动冲力传递给钻头，增强钻头的破岩效率。

随着油气钻井深度的增加，钻井的难度和成本也成倍增长，同时液动、气动式冲击器的缺点也暴露出来。液动、气动式冲击器不能应用于深孔中，对钻井液的含砂量和流量有严格的要求，在现场使用时操作不便，会给生产人员带来一定的安全隐患，也会造成井壁在大泵量循环下的失稳现象。因此需要设计一种抗干扰能力强、操作方便的旋冲钻井工具。

实用新型内容

有鉴于此，我司设计了一种旋冲钻井工具，用于解决现有技术中存在的使用受限、操作不便的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种旋冲钻井工具，包括连接杆、套筒、下挡板、下接头、回转体以及冲击组件；连接杆上转动连接有固定板，套筒设置在固定板下方，连接杆上设置有冲击组件，下接头设置在连接杆的下方。

下挡板与套筒通过螺钉连接，回转体与下接头通过轴承转动连接；固定板上设置有限位柱，套筒上设置有定位孔，定位孔与限位柱配合；套筒上设置有条形槽，条形槽中设置有凸棱。

冲击组件包括撞击块、受击块、旋转座以及蓄能单元，蓄能单元设置在撞击块的上方，受击块设置在撞击块和旋转座之间；套筒内设置有导向槽，撞击块上设置有凸块，凸块与导向槽配合；撞击块上设置有第一凸缘，旋转座上设置有第二凸缘；连接杆、旋转座、下接头之间设置有楔块，连接杆通过楔块将转动传递给旋转座和下接头。

在一种优选的技术方案中，蓄能单元包括第一磁性体和第二磁性体，第一磁性体设置在套筒上，第二磁性体设置在撞击块上，第一磁性体与第二磁性体之间相互排斥。

在一种优选的技术方案中，蓄能单元为压簧，压簧的一端与套筒接触，压簧的另一端与撞击块接触。

在一种优选的技术方案中，受击块使用高硬度材料制作而成。

在一种优选的技术方案中，回转体上设置有凸起，回转体上设置有缓冲块，缓冲块上设置有凹槽，凹槽与凸起配合，缓冲块的上端面和下挡板接触，缓冲块的下端面和回转体接触。

在一种优选的技术方案中，凸棱使用高硬度材料制作，凸棱上喷涂有耐磨涂层。

在一种优选的技术方案中，连接杆上设置有修整装置，修整装置包括安装棱和修整齿，修整齿和安装棱通过螺栓组件连接。

在一种优选的技术方案中，修整齿使用人造金刚石材料制作。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用的是机械方式对钻头传递轴向的振动，通过钻杆转动带动连接杆转动，进而实现带动钻头转动，同时连接杆转动的过程中会使冲击组件运动将轴向的振动传递给钻头，不存在液动、气动式冲击器需要钻井液等介质才能产生振动的情况，相比于液动、气动式冲击器在深井中抗干扰能力强且操作方便。

同时在套筒上设置了凸棱，凸棱的作用是与井孔内壁凹凸不平的棱角接触，避免在连接杆转动时套筒共同转动；凸棱与套筒可拆卸连接，当凸棱磨损严重时，工作人员可以方便快捷的对凸棱进行更换。

附图说明

附图1为本实用新型的示意图之一；

附图2为本实用新型的示意图之二；

附图3为本实用新型的示意图之三；

附图4为本实用新型连接杆的结构示意图；

附图5为本实用新型下接头和回转体的局部结构示意图之一；

附图6为本实用新型的局部结构示意图之二。

图中：100-连接杆、110-固定板、111-限位柱、120-安装棱、121-修整齿、200-套筒、210-下挡板、220-定位孔、230-条形槽、240-导向槽、300-下接头、400-回转体、410-凸起、420-缓冲块、421-凹槽、500-凸棱、600-撞击块、601-凸块、602-第一凸缘、610-受击块、620-旋转座、621-第二凸缘、630-蓄能单元、700-楔块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的具体实施例进行详细描述：

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应的随之改变。

另外，本实用新型专利中涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1、图2、图3所示，一种旋冲钻井工具，包括连接杆100、套筒200、下挡板210、下接头300、回转体400以及冲击组件；连接杆100上转动连接有固定板110，套筒200设置在固定板110下方，连接杆100上设置有冲击组件，下接头300设置在连接杆100的下方。

下挡板210与套筒200通过螺钉连接，回转体400与下接头300通过轴承转动连接；固定板110上设置有限位柱111，套筒200上设置有定位孔220，定位孔220与限位柱111配合；套筒200上设置有条形槽230，条形槽230中设置有凸棱500。

冲击组件包括撞击块600、受击块610、旋转座620以及蓄能单元630，蓄能单元630设置在撞击块600的上方，受击块610设置在撞击块600和旋转座620之间；套筒200内设置有导向槽240，撞击块600上设置有凸块601，凸块601与导向槽240配合；撞击块600上设置有第一凸缘602，旋转座620上设置有第二凸缘621；连接杆100、旋转座620、下接头300之间设置有楔块700，连接杆100通过楔块700将转动传递给旋转座620和下接头300。

连接杆100与固定板110通过轴承转动连接，为了防止套筒200掉落，可将固定板110与套筒200通过螺钉连接。

本实施例提供的旋冲钻井工具在使用时，连接杆100可通过螺纹连接的方式与钻杆连接，然后钻杆转动带动连接杆100同步转动。连接杆100的转动带动旋转座620和下接头300转动，下接头300用于连接钻头。在旋转座620转动的过程中，第二凸缘621与第一凸缘602间歇性接触，当第二凸缘621与第一凸缘602接触时，撞击块600会逐渐沿着导向槽240向上运动使蓄能单元630积攒能量，当第二凸缘621不与第一凸缘602接触时，蓄能单元630释放能量使撞击块600向下运动撞击受击块610，然后受击块610将能量经旋转座620传递至下接头300以及与下接头300连接的钻头，使下接头300及钻头产生轴向振动，避免钻井过程中出现钻头卡死的情况。

凸棱500的作用是与井孔内壁中凹凸不平的棱角接触，防止套筒200发生转动。凸棱500与套筒200使可拆卸连接，方便凸棱500磨损严重无法起到防止套筒200转动的作用时工作人员对凸棱500进行更换。

实施例二

如图3所示，在本实施例中，蓄能单元630包括第一磁性体和第二磁性体，第一磁性体设置在套筒200上，第二磁性体设置在撞击块600上，第一磁性体与第二磁性体之间相互排斥。

本实施例中第一磁性体与第二磁性体同磁性的面面对面设置，采用磁性体同性相斥的原理，在旋转座620转动的过程中，当第一凸缘602与第二凸缘621接触时，第二磁性体逐渐靠近第一磁性体，第一磁性体与第二磁性体之间的排斥力逐渐增大，当第一凸缘602不与第二凸缘621接触时，第二磁性体在排斥力的作用下带动撞击块600共同向下运动撞击受击块610。因为第一磁性体和第二磁性体不会接触，所以不会出现磨损，增加了蓄能单元630的使用寿命。

实施例三

如图3所示，在本实施例中，蓄能单元630为压簧，压簧的一端与套筒200接触，压簧的另一端与撞击块600接触。因为压簧的制作工艺比较成熟，使得压簧的使用寿命大大延长，能够满足长时间、高频率的使用要求。如果需要增强或者减弱撞击块600的撞击力的大小，只需要更换不同刚度的压簧即可，更换过程方便快捷。

实施例四

如图1、图6所示，在本实施例中，因为受击块610经常要受到撞击块600的撞击，容易产生磨损甚至发生破裂，所以受击块610使用高硬度材料制作而成，如碳化硅或者氧化铝或者氮化硼或者钨钢，使用高硬度材料制作受击块610能够增强受击块610的使用寿命。

实施例五

如图1、图5所示，在本实施例中，回转体400上设置有凸起410，回转体400上设置有缓冲块420，缓冲块420上设置有凹槽421，凹槽421与凸起410配合，缓冲块420的上端面和下挡板210接触，缓冲块420的下端面和回转体400接触。缓冲块420可选用橡胶或者聚氨酯材料制作。

将缓冲块420设置在下挡板210的下方是为了吸收经受击块610、旋转座620以及下接头300传递至下挡板210的冲击能量，避免冲击能量直接传递至套筒200使得下挡板210与套筒200的连接松动进而造成下挡板210与套筒200脱落的情况发生。

实施例六

如图1所示，在本实施例中，因为凸棱500需要与井壁中的岩石接触来抵消套筒200的转动，所以凸棱500容易产生磨损，为了延长凸棱500的使用寿命，减少更换凸棱500的次数，凸棱500使用高硬度材料制作，如钨钢，为了进一步增强凸棱的耐磨性能，凸棱500上喷涂有耐磨涂层，如钼涂层或者钼钨涂层或者铬涂层。

实施例七

如图1、图4所示，在钻井的过程中，旋冲钻井工具的目的是为了钻出一条通道，因此钻出的井孔内壁一般都是凹凸不平的，且井孔内壁与凸棱500接触摩擦会使凹凸不平的程度进一步增大。但是井孔中后续还会有其他的工序进行，为了避免凹凸不平的井孔内壁对后续工作的设备表面造成划伤，同时也为了在取出旋冲钻井设备时井孔内壁的凹凸不平不会与凸棱500互相干扰使旋冲钻井工具不易取出。在本实施例中，连接杆100上设置有修整装置，修整装置包括安装棱120和修整齿121，修整齿121和安装棱120通过螺栓组件连接。在连接杆100转动时，修整装置会跟着连接杆100同步转动，修整齿121会对凹凸不平的井孔内壁进行打磨，将造成井孔内壁凹凸不平的棱角打磨平整，避免对后续的工作设备造成划伤，也方便将旋冲钻井工具取出。

修整齿121使用人造金刚石材料制作，人造金刚石具有高硬度、高强度、可定制性强、耐磨性强等优点，能够满足提高修整齿121的使用寿命和修整效果的需求。

以上所述的具体实施例，对于本实用新型的技术方案、解决的技术问题和有益效果进行了进一步的详细说明，应当注意的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (8)

1.一种旋冲钻井工具，其特征在于：包括连接杆(100)、套筒(200)、下挡板(210)、下接头(300)、回转体(400)以及冲击组件；连接杆(100)上转动连接有固定板(110)，套筒(200)设置在固定板(110)下方，连接杆(100)上设置有冲击组件，下接头(300)设置在连接杆(100)的下方；

下挡板(210)与套筒(200)通过螺钉连接，回转体(400)与下接头(300)通过轴承转动连接；固定板(110)上设置有限位柱(111)，套筒(200)上设置有定位孔(220)，定位孔(220)与限位柱(111)配合；套筒(200)上设置有条形槽(230)，条形槽(230)中设置有凸棱(500)；

冲击组件包括撞击块(600)、受击块(610)、旋转座(620)以及蓄能单元(630)，蓄能单元(630)设置在撞击块(600)的上方，受击块(610)设置在撞击块(600)和旋转座(620)之间；套筒(200)内设置有导向槽(240)，撞击块(600)上设置有凸块(601)，凸块(601)与导向槽(240)配合；撞击块(600)上设置有第一凸缘(602)，旋转座(620)上设置有第二凸缘(621)；连接杆(100)、旋转座(620)、下接头(300)之间设置有楔块(700)，连接杆(100)通过楔块(700)将转动传递给旋转座(620)和下接头(300)。

2.根据权利要求1所述的一种旋冲钻井工具，其特征在于：蓄能单元(630)包括第一磁性体和第二磁性体，第一磁性体设置在套筒(200)上，第二磁性体设置在撞击块(600)上，第一磁性体与第二磁性体之间相互排斥。

3.根据权利要求1所述的一种旋冲钻井工具，其特征在于：蓄能单元(630)为压簧，压簧的一端与套筒(200)接触，压簧的另一端与撞击块(600)接触。

4.根据权利要求1所述的一种旋冲钻井工具，其特征在于：受击块(610)使用高硬度材料制作而成。

5.根据权利要求1所述的一种旋冲钻井工具，其特征在于：回转体(400)上设置有凸起(410)，回转体(400)上设置有缓冲块(420)，缓冲块(420)上设置有凹槽(421)，凹槽(421)与凸起(410)配合，缓冲块(420)的上端面和下挡板(210)接触，缓冲块(420)的下端面和回转体(400)接触。

6.根据权利要求1所述的一种旋冲钻井工具，其特征在于：凸棱(500)使用高硬度材料制作，凸棱(500)上喷涂有耐磨涂层。

7.根据权利要求1所述的一种旋冲钻井工具，其特征在于：连接杆(100)上设置有修整装置，修整装置包括安装棱(120)和修整齿(121)，修整齿(121)和安装棱(120)通过螺栓组件连接。

8.根据权利要求7所述的一种旋冲钻井工具，其特征在于：修整齿(121)使用人造金刚石材料制作。