CN104912478A - 钻井冲击装置 - Google Patents
钻井冲击装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104912478A CN104912478A CN201510200366.8A CN201510200366A CN104912478A CN 104912478 A CN104912478 A CN 104912478A CN 201510200366 A CN201510200366 A CN 201510200366A CN 104912478 A CN104912478 A CN 104912478A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chamber
- reversing tube
- side knock
- communicated
- potential drop
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 92
- 238000009527 percussion Methods 0.000 claims description 35
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 34
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 32
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 30
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 24
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 206010060904 Freezing phenomenon Diseases 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明提供了一种钻井冲击装置，包括：钻头安装部(1)；横向冲击发生组件，包括第一壳体(6)及可转动的设置在第一壳体(6)内的第一换向管(5)；纵向冲击发生组件，包括第二壳体(12)及设置在第二壳体(12)内的纵向冲击部和传动部，传动部在第一换向管(5)的驱动下带动纵向冲击部作轴向往复运动。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的PDC钻头的钻井速度和钻井效率较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钻井工程技术领域，具体而言，涉及一种钻井冲击装置。
背景技术
PDC钻头(聚晶金刚石复合片钻头)是地质钻探行业常用的一种钻井工具。现有的PDC钻头在使用过程中存在以下两方面问题：
(1)在钻进过程中，钻头通常存在粘、滑、卡钻现象，一旦发生此情况，就会导致钻柱扭转变形，待扭矩积聚到一定程度时，外力消失导致扭矩快速释放，钻柱扭转振荡，这种工程问题较为严重，会使整个钻井过程不稳定，同时，上述情况容易造成PDC钻头上的复合切削片崩齿，导致PDC钻头失效，降低钻头寿命，也易使钻头松扣，诱发井下事故，在一定程度上降低了钻井效率。
(2)对于较硬地层或研磨性地层等复杂地层，钻头的吃入深度不够，无法满足对钻井深度的要求，机械钻速有待提高。
目前，在钻井作业中使用的各类钻井冲击工具通常只能产生轴向冲击力，不但不会解决钻头粘、滑、卡钻现象，加剧的不稳定钻进反而会缩短钻头寿命。在现有技术中，扭转冲击发生器(专利号：US 6742609BA2)采用涡轮驱动冲击锤产生高频扭转冲击，扭转冲击钻井工具(专利申请号：200910058083.9)利用螺杆钻具驱动冲击锤，这两种钻井工具能够产生扭转冲击力。但是，仅产生扭转冲击力辅助钻头工作时钻井速度及钻井效率的提高很有限，并且遇到岩石等硬物时钻头破岩能力较差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种钻井冲击装置，以解决现有技术中的PDC钻头的钻井速度和钻井效率较低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种钻井冲击装置，包括：钻头安装部；横向冲击发生组件，包括第一壳体及可转动的设置在第一壳体内的第一换向管；纵向冲击发生组件，包括第二壳体及设置在第二壳体内的纵向冲击部和传动部，传动部在第一换向管的驱动下带动纵向冲击部作轴向往复运动。
进一步地，横向冲击发生组件安装在钻头安装部的一端，纵向冲击发生组件设置在横向冲击发生组件的远离钻头安装部的一端。
进一步地，纵向冲击部的沿轴向的两端形成有第一驱动腔和第二驱动腔，第一换向管的内部设置有第一低压液体通道，传动部内部设置有与第一低压液体通道连通的高压液体通道及第二低压液体通道，第一驱动腔和第二驱动腔中的一个与第二低压液体通道连通时，第一驱动腔和第二驱动腔中的另一个与高压液体通道连通。
进一步地，传动部包括中间管和第二换向管，中间管固定连接在第二壳体内，纵向冲击部设置在中间管和第二壳体的内壁之间，第一驱动腔和第二驱动腔设置在中间管和第二壳体的内壁之间，第二换向管设置在中间管内并与第一换向管连接且同步转动，第二换向管内形成高压液体通道，第二换向管与中间管之间形成第二低压液体通道；中间管上设置有与第一驱动腔位置对应的第一连通孔以及与第二驱动腔位置对应的第二连通孔，第一连通孔与第二连通孔在沿中间管的周向错位设置，第二换向管上设置有与第一连通孔配合的第一径向连通管以及与第二连通孔配合的第二径向连通管，第一径向连通管和第二径向连通管的末端均与中间管的内壁相贴合。
进一步地，纵向冲击部包括套设在中间管上的冲击锤，冲击锤可沿中间管的轴向移动，纵向冲击部还包括设置在第一驱动腔内的第一定位块以及设置在第二驱动腔内的第二定位块。
进一步地，传动部还包括节流装置，节流装置位于第二换向管靠近第一换向管的一端，并且节流装置连通高压液体通道和第一低压液体通道，第二换向管上设置有连通第一低压液体通道和第二低压液体通道的第三连通孔。
进一步地，第一径向连通管和第二径向连通管均为两个。
进一步地，第二壳体内对应第二换向管的第一端处设置有连接套，连接套与第二换向管的第一端配合后形成第一环形槽，第二换向管的第二端与中间管配合后形成第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽内均设置有滚珠。
进一步地，节流装置的周向侧壁与第二换向管的内周向侧壁相配合，并且节流装置与第二换向管之间设置有密封圈。
进一步地，横向冲击发生组件还包括设置在第一壳体内的旋转锤，旋转锤在第一换向管的驱动下沿旋转锤的轴线作旋转往复运动。
进一步地，旋转锤的外壁面上对称地设置有第一扇形凸块和第二扇形凸块，并且第一扇形凸块和第二扇形凸块的周向外壁均与第一壳体的内壁相贴合，第一扇形凸块沿周向的两侧形成有第一横向冲击腔和第二横向冲击腔，第二扇形凸块沿周向的两侧形成有第三横向冲击腔和第四横向冲击腔；旋转锤的内壁面上对称地设置有第一弧形凸块和第二弧形凸块，并且第一弧形凸块和第二弧形凸块的周向外壁均与第一换向管的外壁相贴合，第一弧形凸块沿周向的两侧形成有第一转向分压腔和第二转向分压腔，第二弧形凸块沿周向的两侧形成有第三转向分压腔和第四转向分压腔。
进一步地，横向冲击发生组件还包括进液部和出液部，进液部与第一低压液体通道连通，第一横向冲击腔和第四横向冲击腔同时与进液部或出液部连通，第二横向冲击腔和第三横向冲击腔同时与进液部或出液部连通，第一横向冲击腔和第二横向冲击腔中的一个与进液部连通时，第一横向冲击腔和第二横向冲击腔中的另一个与出液部连通；第一转向分压腔和第四转向分压腔同时与进液部或出液部连通，第二转向分压腔和第三转向分压腔同时与进液部或出液部连通，第一转向分压腔和第二转向分压腔中的一个与进液部连通时，第一转向分压腔和第二转向分压腔中的另一个与出液部连通。
应用本发明的技术方案，钻井冲击装置包括钻头安装部、横向冲击发生组件和纵向冲击发生组件。上述钻井冲击装置在高压钻井液的驱动下工作。当横向冲击发生组件工作时，第一壳体内的第一换向管转动，横向冲击发生组件产生一定频率的横向扭转冲击力。此时，纵向冲击发生组件中的传动部在第一换向管的驱动下开始工作，从而带动纵向冲击部作轴向往复运动，产生一定频率的轴向冲击力。上述钻井冲击装置对钻头既产生一定频率的横向扭转冲击力又产生一定频率的轴向冲击力，形成一种三维动作冲击的功效，从而可以辅助钻头破岩，提高钻头破岩能力，提高钻井速度及钻井效率，同时能够有效地解决钻头的粘、滑、卡钻问题，延长钻头使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的钻井冲击装置的实施例的结构示意图；
图2示出了图1的钻井冲击装置的实施例的第二换向管和中间管的结构示意图；
图3示出了图2的第二换向管和中间管在第一配合位置时的A-A向剖视示意图；
图4示出了图2的第二换向管和中间管在第二配合位置时的A-A向剖视示意图；
图5示出了图1的钻井冲击装置的横向冲击发生组件的B-B向剖视示意图；
图6示出了图5的横向冲击发生组件的第一工作位置示意图；
图7示出了图5的横向冲击发生组件的第二工作位置示意图；
图8示出了图5的横向冲击发生组件的第三工作位置示意图；
图9示出了图5的横向冲击发生组件的第四工作位置示意图；以及
图10示出了图5的横向冲击发生组件的第五工作位置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、钻头安装部；2、下盖；4、旋转锤；5、第一换向管；6、第一壳体；7、上盖；8、滚珠；9、连接套；10、节流装置；11、第一定位块；12、第二壳体；121、第一驱动腔；122、第二驱动腔；13、冲击锤；14、第二换向管；141、第一径向连通管；142、第二径向连通管；143、第三连通孔；144、高压液体通道；15、中间管；151、第一连通孔；152、第二连通孔；153、第二低压液体通道；17、第二定位块；19、喷嘴；21、排液通道；22、密封圈；41、第一扇形凸块；411、第一进排液通孔；42、第二扇形凸块；421、第二进排液通孔；43、第一弧形凸块；431、第三进排液通孔；44、第二弧形凸块；441、第四进排液通孔；51、第一转向分压腔；52、第二转向分压腔；53、第三转向分压腔；54、第四转向分压腔；55、第一低压液体通道；56、排泄槽；57、进液道；61、第一横向冲击腔；62、第二横向冲击腔；63、第三横向冲击腔；64、第四横向冲击腔；65、进排液槽；651、进液槽；652、排液槽。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本实施例的钻井冲击装置包括钻头安装部1、横向冲击发生组件和纵向冲击发生组件。其中，横向冲击发生组件包括第一壳体6及可转动的设置在第一壳体6内的第一换向管5。纵向冲击发生组件包括第二壳体12及设置在第二壳体12内的纵向冲击部和传动部，传动部在第一换向管5的驱动下带动纵向冲击部作轴向往复运动。应用本实施例的钻井冲击装置，钻井冲击装置包括钻头安装部1、横向冲击发生组件和纵向冲击发生组件。上述钻井冲击装置在高压钻井液的驱动下工作。当横向冲击发生组件工作时，第一壳体6内的第一换向管5转动，横向冲击发生组件产生一定频率的横向扭转冲击力。此时，纵向冲击发生组件中的传动部在第一换向管5的驱动下开始工作，从而带动纵向冲击部作轴向往复运动，产生一定频率的轴向冲击力。上述钻井冲击装置对钻头既产生一定频率的横向扭转冲击力又产生一定频率的轴向冲击力，形成一种三维动作冲击的功效，从而可以辅助钻头破岩，提高钻头破岩能力，提高钻井速度及钻井效率，同时能够有效地解决钻头的粘、滑、卡钻问题，延长钻头使用寿命。
在本实施例中，横向冲击发生组件安装在钻头安装部1的一端，纵向冲击发生组件设置在横向冲击发生组件的远离钻头安装部1的一端。
在本实施例中，纵向冲击部的沿轴向的两端形成有第一驱动腔121和第二驱动腔122，第一换向管5的内部设置有第一低压液体通道55，传动部内部设置有与第一低压液体通道55连通的高压液体通道144及第二低压液体通道153，第一驱动腔121和第二驱动腔122中的一个与第二低压液体通道153连通时，第一驱动腔121和第二驱动腔122中的另一个与高压液体通道144连通。
在本实施例中，传动部包括中间管15和第二换向管14，中间管15固定连接在第二壳体12内，纵向冲击部设置在中间管15和第二壳体12的内壁之间，第一驱动腔121和第二驱动腔122设置在中间管15和第二壳体12的内壁之间，第二换向管14设置在中间管15内并与第一换向管5连接且同步转动，第二换向管14内形成高压液体通道144，第二换向管14与中间管15之间形成第二低压液体通道153。
中间管15上设置有与第一驱动腔121位置对应的第一连通孔151以及与第二驱动腔122位置对应的第二连通孔152，第一连通孔151与第二连通孔152在沿中间管15的周向错位设置，第二换向管14上设置有与第一连通孔151配合的第一径向连通管141以及与第二连通孔152配合的第二径向连通管142，第一径向连通管141和第二径向连通管142的末端均与中间管15的内壁相贴合。
在本实施例中，纵向冲击部包括套设在中间管15上的冲击锤13，冲击锤13可沿中间管15的轴向移动，纵向冲击部还包括设置在第一驱动腔121内的第一定位块11以及设置在第二驱动腔122内的第二定位块17。
在本实施例中，传动部还包括节流装置10，节流装置10位于第二换向管14靠近第一换向管5的一端，并且节流装置10连通高压液体通道144和第一低压液体通道55，第二换向管14上设置有连通第一低压液体通道55和第二低压液体通道153的第三连通孔143。
在本实施例中，第一径向连通管141和第二径向连通管142均为两个。
在本实施例中，第二壳体12内对应第二换向管14的第一端处设置有连接套9，连接套9与第二换向管14的第一端配合后形成第一环形槽，第二换向管14的第二端与中间管15配合后形成第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽内均设置有滚珠8。
在本实施例中，节流装置10的周向侧壁与第二换向管14的内周向侧壁相配合，并且节流装置10与第二换向管14之间设置有密封圈22。
在本实施例中，横向冲击发生组件还包括设置在第一壳体6内的旋转锤4，旋转锤4在第一换向管5的驱动下沿旋转锤4的轴线作旋转往复运动。
在本实施例中，旋转锤4的外壁面上对称地设置有第一扇形凸块41和第二扇形凸块42，并且第一扇形凸块41和第二扇形凸块42的周向外壁均与第一壳体6的内壁相贴合，第一扇形凸块41沿周向的两侧形成有第一横向冲击腔61和第二横向冲击腔62，第二扇形凸块42沿周向的两侧形成有第三横向冲击腔63和第四横向冲击腔64。
旋转锤4的内壁面上对称地设置有第一弧形凸块43和第二弧形凸块44，并且第一弧形凸块43和第二弧形凸块44的周向外壁均与第一换向管5的外壁相贴合，第一弧形凸块43沿周向的两侧形成有第一转向分压腔51和第二转向分压腔52，第二弧形凸块44沿周向的两侧形成有第三转向分压腔53和第四转向分压腔54。
在本实施例中，横向冲击发生组件还包括进液部和出液部，进液部与第一低压液体通道55连通，第一横向冲击腔61和第四横向冲击腔64同时与进液部或出液部连通，第二横向冲击腔62和第三横向冲击腔63同时与进液部或出液部连通，第一横向冲击腔61和第二横向冲击腔62中的一个与进液部连通时，第一横向冲击腔61和第二横向冲击腔62中的另一个与出液部连通。
第一转向分压腔51和第四转向分压腔54同时与进液部或出液部连通，第二转向分压腔52和第三转向分压腔53同时与进液部或出液部连通，第一转向分压腔51和第二转向分压腔52中的一个与进液部连通时，第一转向分压腔51和第二转向分压腔52中的另一个与出液部连通。
在本实施例中，钻井冲击装置包括钻头安装部1、横向冲击发生组件以及纵向冲击发生组件。上述钻井冲击装置利用高压钻井液为动力，驱动钻井冲击装置中的旋转锤4在第一壳体6内作旋转往复运动，从而产生一定频率的横向扭转冲击力，同时，驱动钻井冲击装置中的冲击锤13在第二壳体12内作轴向往复运动，从而产生一定频率的轴向冲击力。高压液体经过节流装置10的节流分压变为低压液体。其中，一部分低压液体经过第一低压液体通道55和喷嘴19直接到达钻头安装部1并直接作用于钻头，一部分低压液体进入到横向冲击发生组件，还有一部分低压液体进入到纵向冲击发生组件。
下面将结合附图对横向冲击发生组件及纵向冲击发生组件的结构及工作过程进行详细介绍。
1、横向冲击发生组件的结构及工作过程具体如下：
如图1所示，横向冲击发生组件包括第一壳体6、设置在第一壳体6的轴中心通孔上的旋转锤4、设置在旋转锤4的轴中心通孔上的第一换向管5、设置在第一换向管5上端的上盖7、设置在第一换向管5下端的下盖2以及设置在下盖2内的喷嘴19。其中，第一壳体6、旋转锤4和第一换向管5之间均为可转动配合。
如图5所示，旋转锤4的外壁面上对称地设置有第一扇形凸块41和第二扇形凸块42，并且第一扇形凸块41和第二扇形凸块42的周向外壁均与第一壳体6的内壁相贴合。第一扇形凸块41沿周向的两侧形成有第一横向冲击腔61和第二横向冲击腔62，第二扇形凸块42沿周向的两侧形成有第三横向冲击腔63和第四横向冲击腔64。
第一壳体6的内壁上位于第一横向冲击腔61和第三横向冲击腔63之间以及第二横向冲击腔62和第四横向冲击腔64之间对称地设置有两组进排液槽65，每组进排液槽65包括有两个进液槽651和位于两个进液槽651之间的排液槽652。上盖7上设置有与进液槽651贯通的孔，下盖2上设置有与排液槽652贯通的孔。旋转锤4位于第一扇形凸块41的两侧均设置有第一进排液通孔411，旋转锤4位于第二扇形凸块42的两侧均设置有第二进排液通孔421。
如图5所示，旋转锤4的内壁面上对称地设置有第一弧形凸块43和第二弧形凸块44，并且第一弧形凸块43和第二弧形凸块44的周向外壁均与第一换向管5的外壁相贴合，第一弧形凸块43沿周向的两侧形成有第一转向分压腔51和第二转向分压腔52，第二弧形凸块44沿周向的两侧形成有第三转向分压腔53和第四转向分压腔54。
第一转向分压腔51和第二转向分压腔52的两侧以及第三转向分压腔53和第四转向分压腔54的两侧均设置有排泄槽56，第一转向分压腔51和第三转向分压腔53之间以及第二转向分压腔52和第四转向分压腔54之间对称地设置有两个进液道57，两个进液道57均与第一换向管5内的第一低压液体通道55连通。旋转锤4位于第一弧形凸块43的两侧均设置有第三进排液通孔431，旋转锤4位于第二弧形凸块44的两侧均设置有第四进排液通孔441。
在上述结构中，第一转向分压腔51、第二转向分压腔52、第三转向分压腔53、第四转向分压腔54以及排泄槽56均沿第一换向管5的轴向设置并且延伸至第一换向管5的两端。另外，下盖2上对称设置有两个排液通道21，每个排液通道21与第一换向管5的进液道57和进液道57两侧的排泄槽56可选择地连通或不连通。
在横向冲击发生组件工作时，旋转锤4的第一弧形凸块43两侧的第三进排液通孔431和第二弧形凸块44两侧的第四进排液通孔441分别与第一壳体6的一组进排液槽65的进液槽651和排液槽652交替连通。旋转锤4的第一扇形凸块41两侧的第一进排液通孔411和第二扇形凸块42两侧的第二进排液通孔421与第一换向管5的进液道57和进液道57两侧的排泄槽56交替连通。
具体地，如图6所示，第一转向分压腔51与进液槽651连通，第二转向分压腔52与排液槽652连通。液体经第一换向管5端部的导流通孔进入到上盖7上方的腔室中，由于上盖7上设置有与进液槽651贯通的孔，高压液体通过进液槽651进入到第一转向分压腔51中，并推动第一换向管5顺时针转动。
如图7所示，当旋转锤4的第一弧形凸块43碰到第二转向分压腔52的侧壁时，第一换向管5的进液道57和旋转锤4上的第一进排液通孔411和第二进排液通孔421相对应，第一横向冲击腔61和第四横向冲击腔64与进液道57连通，第二横向冲击腔62和第三横向冲击腔63与排泄槽56、排液通道21连通，液体会经第一换向管5的第一低压液体通道55、进液道57、第一进排液通孔411和第二进排液通孔421进入到第一横向冲击腔61和第四横向冲击腔64内，使旋转锤4逆时针转动，并带动第一换向管5逆时针转动。
如图8所示，当旋转锤4的第一扇形凸块41碰到第二横向冲击腔62的侧壁后停止转动，进液槽651通过第三进排液通孔431与第二转向分压腔52连通进液，第一转向分压腔51与排液槽652连通排液，第一换向管5逆时针转动。
如图9所示，当旋转锤4的第一弧形凸块43碰到第一转向分压腔51的侧壁时，第一换向管5的进液道57和旋转锤4上的第一进排液通孔411和第二进排液通孔421相对应，第二横向冲击腔62和第三横向冲击腔63与进液道57连通，第一横向冲击腔61和第四横向冲击腔64与排泄槽56、排液通道21连通，液体会经第一换向管5的第一低压液体通道55、进液道57、第一进排液通孔411和第二进排液通孔421进入到第二横向冲击腔62和第三横向冲击腔63内，使旋转锤4顺时针转动，并带动第一换向管5顺时针转动。
如图10所示，当旋转锤4的第一扇形凸块41碰到第一横向冲击腔61的侧壁后停止转动。如此往复动作，产生一定频率的横向冲击力。
2、纵向冲击发生组件的结构及工作过程具体如下：
如图1和图2所示，纵向冲击发生组件包括第二壳体12和设置在第二壳体12的轴中心通孔上的冲击锤13、设置在冲击锤13的轴中心通孔上的中间管15、设置在中间管15的轴中心通孔上第二换向管14和设置在第二换向管14下端的节流装置10。其中，中间管15与第二壳体12固定连接，冲击锤13和第二壳体12可转动配合，第二换向管14与中间管15可转动配合。
如图1至图4所示，冲击锤13沿轴向的两端与第二壳体12之间形成有第一驱动腔121和第二驱动腔122，第一换向管5的内部设置有第一低压液体通道55，第二换向管14与中间管15之间形成第二低压液体通道153。
中间管15上设置有与第一驱动腔121位置对应的第一连通孔151以及与第二驱动腔122位置对应的第二连通孔152，第一连通孔151与第二连通孔152在沿中间管15的周向错位设置，第二换向管14上设置有与第一连通孔151配合的第一径向连通管141以及与第二连通孔152配合的第二径向连通管142，第一径向连通管141和第二径向连通管142的末端均与中间管15的内壁相贴合。
节流装置10位于第二换向管14靠近第一换向管5的一端，并且节流装置10连通高压液体通道144和第一低压液体通道55，第二换向管14上设置有连通第一低压液体通道55和第二低压液体通道153的第三连通孔143。
在纵向冲击发生组件工作时，高压液体经过节流装置10的节流分压变为低压液体，并通过第二换向管14上的第三连通孔143进入到第二低压液体通道153内。第二换向管14在第一换向管5的带动下转动，从而通过第二换向管14和中间管15的配合，使第一驱动腔121和第二驱动腔122中的一个与第二低压液体通道153连通时，第一驱动腔121和第二驱动腔122中的另一个与高压液体通道144连通。
具体地，如图1至图4所示，中间管15上的第一连通孔151和第二连通孔152与第二低压液体通道153均连通，第二低压液体通道153与第一驱动腔121和第二驱动腔122均连通，低压液体进入到第一驱动腔121和第二驱动腔122内。
如图1至图4所示，当第二换向管14转动一定角度时，第一连通孔151与第一径向连通管141连通，从而使高压液体通道144与第一驱动腔121连通，高压液体经过高压液体通道144、第一连通孔151和第一径向连通管141进入到第一驱动腔121内。此时，第一驱动腔121内为高压液体，第二驱动腔122内为低压液体，因此，可以推动冲击锤13向远离钻头安装部1的一侧运动。
如图1至图4所示，当第二换向管14转动一定角度时，第二连通孔152与第二径向连通管142连通，从而使高压液体通道144与第二驱动腔122连通，高压液体经过高压液体通道144、第二连通孔152和第二径向连通管142进入到第二驱动腔122内。此时，第二驱动腔122内为高压液体，第一驱动腔121内为低压液体，因此，可以推动冲击锤13向靠近钻头安装部1的一侧运动。如此往复动作，产生一定频率的纵向冲击力。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：在钻井冲击装置工作时，对钻头产生一定频率的横向扭转冲击力和轴向冲击力，形成一种三维动作冲击的功效，从而可以辅助钻头破岩，提高钻头破岩能力，提高在中、硬地层的钻井速度及钻井效率，同时能够解决PDC钻头的粘、滑、卡钻问题，减缓井下钻具的扭震，延长钻头使用寿命。通过在实际工作过程中对上述钻井冲击装置的测试可知，使用该钻井冲击装置的钻井效率是同井、同层单独使用PDC钻头的2-3倍，钻井效率得到了明显提升。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (12)
1.一种钻井冲击装置，其特征在于，包括：
钻头安装部(1)；
横向冲击发生组件，包括第一壳体(6)及可转动的设置在所述第一壳体(6)内的第一换向管(5)；
纵向冲击发生组件，包括第二壳体(12)及设置在所述第二壳体(12)内的纵向冲击部和传动部，所述传动部在所述第一换向管(5)的驱动下带动所述纵向冲击部作轴向往复运动。
2.根据权利要求1所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述横向冲击发生组件安装在所述钻头安装部(1)的一端，所述纵向冲击发生组件设置在所述横向冲击发生组件的远离所述钻头安装部(1)的一端。
3.根据权利要求2所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述纵向冲击部的沿轴向的两端形成有第一驱动腔(121)和第二驱动腔(122)，所述第一换向管(5)的内部设置有第一低压液体通道(55)，所述传动部内部设置有与所述第一低压液体通道(55)连通的高压液体通道(144)及第二低压液体通道(153)，所述第一驱动腔(121)和第二驱动腔(122)中的一个与所述第二低压液体通道(153)连通时，所述第一驱动腔(121)和所述第二驱动腔(122)中的另一个与所述高压液体通道(144)连通。
4.根据权利要求3所述的钻井冲击装置，其特征在于，
所述传动部包括中间管(15)和第二换向管(14)，所述中间管(15)固定连接在所述第二壳体(12)内，所述纵向冲击部设置在所述中间管(15)和所述第二壳体(12)的内壁之间，所述第一驱动腔(121)和所述第二驱动腔(122)设置在所述中间管(15)和所述第二壳体(12)的内壁之间，所述第二换向管(14)设置在所述中间管(15)内并与所述第一换向管(5)连接且同步转动，所述第二换向管(14)内形成所述高压液体通道(144)，所述第二换向管(14)与所述中间管(15)之间形成所述第二低压液体通道(153)；
所述中间管(15)上设置有与所述第一驱动腔(121)位置对应的第一连通孔(151)以及与所述第二驱动腔(122)位置对应的第二连通孔(152)，所述第一连通孔(151)与所述第二连通孔(152)沿所述中间管(15)的周向错位设置，所述第二换向管(14)上设置有与所述第一连通孔(151)配合的第一径向连通管(141)以及与所述第二连通孔(152)配合的第二径向连通管(142)，所述第一径向连通管(141)和所述第二径向连通管(142)的末端均与所述中间管(15)的内壁相贴合。
5.根据权利要求4所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述纵向冲击部包括套设在所述中间管(15)上的冲击锤(13)，所述冲击锤(13)可沿所述中间管(15)的轴向移动，所述纵向冲击部还包括设置在所述第一驱动腔(121)内的第一定位块(11)以及设置在所述第二驱动腔(122)内的第二定位块(17)。
6.根据权利要求5所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述传动部还包括节流装置(10)，所述节流装置(10)位于所述第二换向管(14)靠近所述第一换向管(5)的一端，并且所述节流装置(10)连通所述高压液体通道(144)和所述第一低压液体通道(55)，所述第二换向管(14)上设置有连通所述第一低压液体通道(55)和第二低压液体通道(153)的第三连通孔(143)。
7.根据权利要求4所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述第一径向连通管(141)和所述第二径向连通管(142)均为两个。
8.根据权利要求4所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述第二壳体(12)内对应所述第二换向管(14)的第一端处设置有连接套(9)，所述连接套(9)与所述第二换向管(14)的第一端配合后形成第一环形槽，所述第二换向管(14)的第二端与所述中间管(15)配合后形成第二环形槽，所述第一环形槽和所述第二环形槽内均设置有滚珠(8)。
9.根据权利要求6所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述节流装置(10)的周向侧壁与所述第二换向管(14)的内周向侧壁相配合，并且所述节流装置(10)与所述第二换向管(14)之间设置有密封圈(22)。
10.根据权利要求3所述的钻井冲击装置，其特征在于，所述横向冲击发生组件还包括设置在所述第一壳体(6)内的旋转锤(4)，所述旋转锤(4)在所述第一换向管(5)的驱动下沿所述旋转锤(4)的轴线作旋转往复运动。
11.根据权利要求10所述的钻井冲击装置，其特征在于，
所述旋转锤(4)的外壁面上对称地设置有第一扇形凸块(41)和第二扇形凸块(42)，并且所述第一扇形凸块(41)和所述第二扇形凸块(42)的周向外壁均与所述第一壳体(6)的内壁相贴合，所述第一扇形凸块(41)沿周向的两侧形成有第一横向冲击腔(61)和第二横向冲击腔(62)，所述第二扇形凸块(42)沿周向的两侧形成有第三横向冲击腔(63)和第四横向冲击腔(64)；
所述旋转锤(4)的内壁面上对称地设置有第一弧形凸块(43)和第二弧形凸块(44)，并且所述第一弧形凸块(43)和所述第二弧形凸块(44)的周向外壁均与所述第一换向管(5)的外壁相贴合，所述第一弧形凸块(43)沿周向的两侧形成有第一转向分压腔(51)和第二转向分压腔(52)，所述第二弧形凸块(44)沿周向的两侧形成有第三转向分压腔(53)和第四转向分压腔(54)。
12.根据权利要求11所述的钻井冲击装置，其特征在于，
所述横向冲击发生组件还包括进液部和出液部，所述进液部与所述第一低压液体通道(55)连通，所述第一横向冲击腔(61)和所述第四横向冲击腔(64)同时与进液部或出液部连通，所述第二横向冲击腔(62)和所述第三横向冲击腔(63)同时与进液部或出液部连通，所述第一横向冲击腔(61)和所述第二横向冲击腔(62)中的一个与所述进液部连通时，所述第一横向冲击腔(61)和所述第二横向冲击腔(62)中的另一个与所述出液部连通；
所述第一转向分压腔(51)和所述第四转向分压腔(54)同时与进液部或出液部连通，所述第二转向分压腔(52)和所述第三转向分压腔(53)同时与进液部或出液部连通，所述第一转向分压腔(51)和所述第二转向分压腔(52)中的一个与所述进液部连通时，所述第一转向分压腔(51)和所述第二转向分压腔(52)中的另一个与所述出液部连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510200366.8A CN104912478B (zh) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | 钻井冲击装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510200366.8A CN104912478B (zh) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | 钻井冲击装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104912478A true CN104912478A (zh) | 2015-09-16 |
| CN104912478B CN104912478B (zh) | 2017-09-05 |
Family
ID=54081871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510200366.8A Active CN104912478B (zh) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | 钻井冲击装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104912478B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105822229A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-08-03 | 廊坊市鼎鑫联拓工贸有限公司 | 具有扭转冲击功能的pdc钻头 |
| CN106761388A (zh) * | 2017-03-04 | 2017-05-31 | 蒋培丽 | 旋转冲击式钻井工具 |
| CN106837178A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-13 | 倪建挺 | 一种高效三维冲击钻井提速器 |
| CN107386962A (zh) * | 2017-08-28 | 2017-11-24 | 长江大学 | 一种微地震发射器短节 |
| CN107558926A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 长江大学 | 一种涡轮式发射器 |
| CN108708672A (zh) * | 2016-07-14 | 2018-10-26 | 乌鲁木齐九品芝麻信息科技有限公司 | 一种周向轴向负压冲击提速工具 |
| CN111255374A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-09 | 南通大学 | 一种周向冲击的防卡钻装置及方法 |
| CN112392399A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-02-23 | 西南石油大学 | 复合冲击器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040016574A1 (en) * | 2002-03-01 | 2004-01-29 | Halco Drilling International Limited | Rock drilling apparatus |
| CN101581196A (zh) * | 2009-06-05 | 2009-11-18 | 李鹏飞 | 具有冲击功能的螺杆钻具传动轴总成 |
| CN103953281A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-07-30 | 北京信息科技大学 | 复合冲击钻井工具 |
| CN204663384U (zh) * | 2015-04-23 | 2015-09-23 | 浙江睿智钢业有限公司 | 钻井冲击装置 |
-
2015
- 2015-04-23 CN CN201510200366.8A patent/CN104912478B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040016574A1 (en) * | 2002-03-01 | 2004-01-29 | Halco Drilling International Limited | Rock drilling apparatus |
| CN101581196A (zh) * | 2009-06-05 | 2009-11-18 | 李鹏飞 | 具有冲击功能的螺杆钻具传动轴总成 |
| CN103953281A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-07-30 | 北京信息科技大学 | 复合冲击钻井工具 |
| CN204663384U (zh) * | 2015-04-23 | 2015-09-23 | 浙江睿智钢业有限公司 | 钻井冲击装置 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105822229A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-08-03 | 廊坊市鼎鑫联拓工贸有限公司 | 具有扭转冲击功能的pdc钻头 |
| CN105822229B (zh) * | 2016-05-16 | 2017-06-23 | 廊坊市鼎鑫联拓工贸有限公司 | 具有扭转冲击功能的pdc钻头 |
| CN108708672A (zh) * | 2016-07-14 | 2018-10-26 | 乌鲁木齐九品芝麻信息科技有限公司 | 一种周向轴向负压冲击提速工具 |
| CN106837178A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-13 | 倪建挺 | 一种高效三维冲击钻井提速器 |
| CN106837178B (zh) * | 2017-01-19 | 2019-10-11 | 倪建挺 | 一种高效三维冲击钻井提速器 |
| CN106761388A (zh) * | 2017-03-04 | 2017-05-31 | 蒋培丽 | 旋转冲击式钻井工具 |
| CN107386962A (zh) * | 2017-08-28 | 2017-11-24 | 长江大学 | 一种微地震发射器短节 |
| CN107558926A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 长江大学 | 一种涡轮式发射器 |
| CN107558926B (zh) * | 2017-08-28 | 2019-03-26 | 长江大学 | 一种涡轮式发射器 |
| CN107386962B (zh) * | 2017-08-28 | 2019-03-26 | 长江大学 | 一种微地震发射器短节 |
| CN111255374A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-09 | 南通大学 | 一种周向冲击的防卡钻装置及方法 |
| CN112392399A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-02-23 | 西南石油大学 | 复合冲击器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104912478B (zh) | 2017-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104912478A (zh) | 钻井冲击装置 | |
| CN203701951U (zh) | 一种扭转冲击发生器 | |
| US9670728B2 (en) | Rotary impact drill and double-layer drilling rod mechanism | |
| CN204663384U (zh) | 钻井冲击装置 | |
| JP5196506B2 (ja) | バイブレーションハンマー | |
| CN205805423U (zh) | 一种扭转冲击钻井提速工具 | |
| CN102767335B (zh) | 一种改进型多功能组合钻头 | |
| CN102213074A (zh) | 一种回转冲击式凿岩钻机及双层钻杆机构 | |
| CN111350463A (zh) | 一种适用于较强岩石设有高强喷头的钻头 | |
| CN202990851U (zh) | 螺杆式高频冲击钻井工具 | |
| CN105401879A (zh) | 反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法 | |
| CN102094668A (zh) | 上抽巷高压水力掏穴卸压消突方法 | |
| CN111021964A (zh) | 一种适用于大直径钻孔的潜孔锤反循环跟管钻头 | |
| EP2673450A1 (en) | Annulus ring hole drill | |
| CN103628819A (zh) | 一种近钻头扭转冲击器 | |
| CN105298421A (zh) | 连续管磨料射流限速旋转切割工具 | |
| CN103603595B (zh) | 一种液动冲击回转反循环钻进装置 | |
| CN110725646B (zh) | 一种射流式三维复合冲击器 | |
| CN102392598B (zh) | 液压振动冲击器及其构成的桩工动力头 | |
| CN208845097U (zh) | 一种复合冲击钻井提速装置 | |
| CN114909080A (zh) | 脉冲液动冲击器及其钻灌一体脉冲灌浆的方法 | |
| CN106437518A (zh) | 一种节流式脉冲振动钻井工具 | |
| KR20140030028A (ko) | 드라이브로드를 진동시키기 위한 바이브레이터와 이를 이용한 천공기 | |
| CN112727373A (zh) | 一种钻杆回转悬吊式潜孔锤钻机及其使用方法 | |
| CN110439467B (zh) | 一种扩孔块式同心跟管钻具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Shujie Inventor after: Gao Guangliang Inventor after: Li Hanxing Inventor after: Li Yongan Inventor after: Zhang Binhai Inventor after: Yang Naijia Inventor after: Zhou Yansun Inventor after: Zhu Lei Inventor after: Feng Ming Inventor before: Gao Guangliang Inventor before: Li Yongan Inventor before: Yang Naijia |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170803 Address after: 100027 East Third Ring Road, Beijing, Chaoyang District No. 2 Applicant after: CNOOC Research Institute Applicant after: Zhejiang Ruizhi Steel Industry Co., Ltd. Address before: 325000 Zhejiang city of Wenzhou Province Economic and Technological Development Zone on River Road No. 198 new Century Towers building B room 502-1 Applicant before: Zhejiang Ruizhi Steel Industry Co., Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Floor 14, floor No. 2, No. 6, South Street, Sun Palace, Beijing, Beijing Co-patentee after: Zhejiang Ruizhi Steel Industry Co., Ltd. Patentee after: CNOOC research institute limited liability company Address before: 100027 East Third Ring Road, Beijing, Chaoyang District No. 2 Co-patentee before: Zhejiang Ruizhi Steel Industry Co., Ltd. Patentee before: CNOOC Research Institute |