一种内置钻头多维冲击器转让专利
申请号 : CN202211278207.6
文献号 : CN115341854B
文献日 : 2022-12-20
发明人 : 王汉卿 , 铁忠银 , 张强 , 夏成宇 , 睢圣 , 李昱垚 , 李林 , 吴玉君 , 易世友 , 谢平
申请人 : 中石化西南石油工程有限公司 , 中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:包括设置在钻头内腔(23)中的冲击器本体(1),所述冲击器本体(1)包括冲击器左部与冲击器右部,所述冲击器左部与冲击器右部形成空腔,所述空腔贯穿所述冲击器本体(1)的上端,包括从上至下依次连通的进液腔(2)、分流腔(3)与工作腔,所述工作腔包括通过工作台(6)分隔左右设置的第一工作腔(4)与第二工作腔(5),所述冲击器右部在所述工作腔处开设有出液口(7);所述工作腔中可转动安装三角换向器(8),所述三角换向器(8)的顶部与所述分流腔(3)出液处两侧内壁配合,所述三角换向器(8)的底部与所述工作台(6)的上部配合,且所述三角换向器(8)上设置有弧形槽(9),所述弧形槽(9)中设置平衡块(10)。
2.根据权利要求1所述的一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:所述分流腔(3)出液处内壁上左右对称设置有第一凹槽(12)与第二凹槽(13);所述三角换向器(8)运动时,使所述三角换向器(8)的顶部与所述第一凹槽(12)或第二凹槽(13)配合。
3.根据权利要求1所述的一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:所述三角换向器(8)下部呈圆弧型与所述工作台(6)上表面的圆弧面配合;且所述三角换向器(8)下部两端分别设置有第一凸块(14)与第二凸块(15),所述第一凸块(14)处于第一工作腔(4)中,所述第二凸块(15)处于第二工作腔(5)中。
4.根据权利要求3所述的一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:所述第一工作腔(4)与第二工作腔(5)的内壁上左右对称有第三凹槽(16)与第四凹槽(17);所述三角换向器(8)运动时,使所述第一凸块(14)上部与所述第三凹槽(16)配合或第二凸块(15)上部与所述第四凹槽(17)配合。
5.根据权利要求3所述的一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:所述工作台(6)上部的两端左右对称设置有第一阶梯槽(18)与第二阶梯槽(19);所述三角换向器(8)运动时,使所述第一凸块(14)下部与所述第一阶梯槽(18)配合或第二凸块(15)下部与所述第二阶梯槽(19)配合。
6.根据权利要求1所述的一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:所述出液口(7)数量为二,且对称开设,分别位于所述冲击器右部的第一工作腔(4)处与第二工作腔(5)处。
7.根据权利要求1所述的一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:所述冲击器左部与冲击器右部均呈半圆柱型,且所述冲击器右部开设出液口(7)处在所述冲击器右部上表面开设出液平台(24)。
8.根据权利要求1所述的一种内置钻头多维冲击器,其特征在于:所述三角换向器(8)通过转轴(11)可转动安装在所述冲击器本体(1)空腔内。
说明书 :
一种内置钻头多维冲击器
技术领域
背景技术
问题。此外,冲击器的使用会增加钻头到稳定器的距离,这导致造斜率降低。并且根据地层相似原则对比分析同井区的不同钻进方式的平均单趟钻进尺和平均机械钻速,研究结果表
明,多维冲击器提速幅度>扭力冲力器提速幅度>轴向冲击器提速幅度。公开号为
CN106593306A的专利提供了一种多维冲击器,使钻头同时产生对井底岩石的轴向和扭转冲
击,提高破岩效率、钻头寿命,消除钻头泥包,从而提高机械钻速,降低钻井资金投入。但此多维冲击器的安装方式会增加钻头到稳定器的距离,这导致造斜率降低。
发明内容
所述冲击器本体的上端,包括从上至下依次连通的进液腔、分流腔与工作腔,所述工作腔包括通过工作台分隔左右设置的第一工作腔与第二工作腔,所述冲击器右部在所述工作腔处
开设有出液口;所述工作腔中可转动安装三角换向器,所述三角换向器的顶部与所述分流
腔出液处两侧内壁配合,所述三角换向器的底部与所述工作台的上部配合,且所述三角换
向器上设置有弧形槽,所述弧形槽中设置平衡块。
第一工作腔中,所述第二凸块处于第二工作腔中。
凸块上部与所述第四凹槽配合。
下部与所述第二阶梯槽配合。
效率,提升钻进速度。本发明中的多维冲击器里的三角换向器能在钻井液和平衡块的共同
作用下实现往复换向,进而使钻井液间歇式分向第一工作腔与第二工作腔底部。由于多维
冲击器中钻井液流量的循环变化,对冲击器本体底部产生轴向冲击,进而对钻头造成轴向
冲击。此外,钻井液出液口为单侧横向出口,钻井液高速流出时也会对钻头产生周向冲击,形成多维冲击。本发明中的冲击器本体通过平衡块来使三角换向器发生偏转,可以通过调
节平衡块来使换向频率发生变化,达到变频的效果。本发明中的冲击器本体适用于常规螺
杆钻具组合和旋转导向钻具组合工具,解决机械钻速低和钻井周期长难题,降低钻井成本,实现深层油气资源高效低成本的规模开发。
附图说明
20、钻头本体;21、钻头上接头;22、水眼;23、内腔;24、出液平台。
具体实施方式
特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
冲击器右部形成空腔,所述空腔贯穿所述冲击器本体1的上端,包括从上至下依次连通的进液腔2、分流腔3与工作腔,所述工作腔包括通过工作台6分隔左右设置的第一工作腔4与第
二工作腔5,所述冲击器右部在所述工作腔处开设有出液口7;所述工作腔中可转动安装三
角换向器8,所述三角换向器8的顶部与所述分流腔3出液处两侧内壁配合,所述三角换向器
8的底部与所述工作台6的上部配合,且所述三角换向器8上设置有弧形槽9,所述弧形槽9中设置平衡块10。
于安装冲击器本体1,将冲击器本体1安装在钻头内腔23中后,再将钻头上接头21安装在钻
头本体20的上方,钻井液经钻头上接头21中的流道至冲击器本体1,再通过钻头水眼22流
出。冲击器本体1设置在钻头内腔23中可以实现在不增加钻头到稳定器的长度、不降低造斜率的情况下对钻头施加多维冲击,提高破岩效率,提升钻进速度。冲击器左部与冲击器右部上设置有连接孔,通过螺栓等连接件连接为整体,冲击器左部与冲击器右部中对称开设有
适配三角换向器8安装的腔体,两者连接两部分腔体构成空腔用于安装三角换向器8。在钻
井液流经时,会使整个冲击器本体1产生振动,进而使得平衡块10会在重力作用下随机运动至弧形槽9的一侧,同时三角换向器8也会发生偏转,并且可以通过调节平衡块10来使换向
频率发生变化,达到变频的效果,通过调节平衡块10的质量来调节换向频率,平衡块10质量越高,换向频率越高。进液腔2贯穿冲击器本体1的上端面,用于钻井液的流入,钻井液经进液腔2进入分流腔3,分流腔3的出液处与三角换向器8的顶部配合,三角换向器8与平衡块10共同作用实现往复换向,进而使钻井液间歇式分向流入第一工作腔4与第二工作腔5底部,
对第一工作腔4与第二工作腔5底部进行轴向冲击。由于冲击器本体1中钻井液流量的循环
变化,对冲击器本体1底部产生轴向冲击,进而对钻头造成轴向冲击。此外,冲击器右部在工作腔处开设有出液口7,钻井液出液口7为单侧横向出口,钻井液流出时高速流速也会对钻
头产生周向冲击,轴向冲击与周向冲击共同形成多维冲击。
第二凹槽13配合。
顶部与第一凹槽12配合,三角换向器8的第一凸块14的下部与第一阶梯槽18配合,三角换向器8的第二凸块15上部与所述第四凹槽17配合。使得从进液腔2流进分流腔3的钻井液右侧
流道流进第二腔体中,在钻井液通过右侧流道时会形成憋压,随着压力越来越大,推动三角换向器8转动,平衡块10在惯性作用下迅速运动至另一侧,到达右置状态。同理,右置状态向左置状态转换,达到往复运动的效果。流进第一腔体与第二腔体的钻井液通过冲击器右部
上的出液口7流出,随着三角换向器8的往复运动,流向出液口7的钻井液流速发生周期性变化,对冲击器本体1造成轴向冲击,进而对钻头造成轴向冲击,此外,出液口7设为单侧横向出口,钻井液流出时也会直接对钻头产生横向冲击。
转,本实施例以三角换向器8左置进行实例说明。在钻头进行工作时,钻井液经钻头上接头
21的流道流至冲击器本体1处,钻井液流进进液腔2至分流腔3,此时,三角换向器8的顶部与第一凹槽12配合,同时,第一凸块14与第一阶梯槽18配合,第二凸块15与第四凹槽17配合,钻井液流向第二工作腔5,由于钻井液的重力作用,作用在第二凸块15上,使第二凸块15逐渐与第四凹槽17分开,使平衡块10在惯性作用下迅速移向另一侧,此时钻井液经第二凸块
15与第四凹槽17之间的空隙流向第二工作腔5的底部,形成单侧轴线冲击。在平衡块10至弧形槽9的右侧时,三角换向器8右置,此时,三角换向器8的顶部与第二凹槽13配合,同时,第二凸块15与第二阶梯槽19配合,第一凸块14与第三凹槽16配合,钻井液流向第一工作腔4,由于钻井液的重力作用,作用在第一凸块14上,使第一凸块14逐渐与第三凹槽16分开,使平衡块10在惯性作用下迅速移向另一侧,此时钻井液经第一凸块14与第三凹槽16之间的空隙
流向第一工作腔4的底部,形成一次往复运动。在第一工作腔4与第二工作腔5的方均设置有出液口7,两出液口7设置在冲击器右部上为单侧横向出口,所述冲击器右部上表面开设出
液平台24,便于钻井液的流出,在三角换向器8进行往复运动时,钻井液通过两个出液口7间歇流出,高速流动的钻井液单侧出液口7流出时,对钻头形成周向冲击。钻井液间歇式流向第一工作腔4与第二工作腔5的底部,由于钻井液流量的循环变化,对冲击器底部产生轴向
冲击,进而对钻头造成轴向冲击,周向冲击与轴向冲击共同形成多维冲击。
发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。