开云体育股份有限公司-PDC钻头牙轮钻头金刚石取芯钻头厂家

　　本发明涉及井下作业技术领域，是一种机械轴扭冲击钻井提速工具，其包括阀体、阀芯、阀套、复位弹簧、外筒、配流筒、配流盘、配流块、驱动装置、上驱动杆、下驱动杆、连接筒、轴向冲击组件、钻头轴和蓄能弹簧，阀体下部内侧限位安装有阀套，阀体上部内侧设有第一限位环台。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过在配流盘上设置偏心的配流孔，能使旋转的配流块周期性封堵配流孔，使得进入驱动装置内部的流体流量为简谐波动，使驱动装置输出扭矩形成扭转冲击；通过设置轴向冲击组件，其能随下驱动杆转动而周期性上下往复运动，从而在钻进过程

　　1.一种机械轴扭冲击钻井提速工具，其特征在于包括阀体、阀芯、阀套、复位弹簧、外

　　筒、配流筒、配流盘、配流块、驱动装置、上驱动杆、下驱动杆、连接筒、轴向冲击组件、钻头轴

　　和蓄能弹簧，阀体下部内侧限位安装有阀套，阀体上部内侧设有第一限位环台，阀套内设有

　　上端抵于第一限位环台下侧的阀芯，阀芯与阀套之间设有复位弹簧，对应阀套上方位置的

　　阀芯中部外侧设有至少一个内旁通孔，对应内旁通孔位置的阀体外侧设有一个外旁通孔；

　　阀体下端外侧设有外筒，外筒上部内侧设有第二限位环台，第二限位环台上座有上端抵于

　　阀体下侧的配流筒，配流筒上部内侧设有配流盘，配流盘中部设有上下贯通且偏心设置的

　　配流孔，对应配流孔外侧位置的配流盘上设有若干个上下贯通的过流孔；外筒中部设有驱

　　动装置，驱动装置上部设有上驱动杆，上驱动杆上端设有能够通过旋转周期性封堵配流孔

　　的配流块，驱动装置下部设有下驱动杆，下驱动杆下端固定安装有连接筒，连接筒上部外侧

　　沿圆周分布有若干个进液孔，连接筒中部外侧设有能随下驱动杆转动而周期性上下往复运

　　动的轴向冲击组件，连接筒下端外侧固定安装有下端位于外筒下方的钻头轴，对应钻头轴

　　2.根据权利要求1所述的机械轴扭冲击钻井提速工具，其特征在于轴向冲击组件包括

　　铁砧底座、凸轮盘、冲击砧、滚轮和防转钉，连接筒中部外侧通过花键连接传动连接有铁砧

　　底座，铁砧底座的下侧固定安装有凸轮盘，凸轮盘的底面沿圆周交替均布有凸起部和凹槽

　　部，对应凸轮盘下方位置的连接筒外侧设有冲击砧，对应冲击砧位置的外筒外侧设有防转

　　钉，对应防转钉位置的冲击砧外侧设有导向竖槽，防转钉内端位于导向竖槽内，冲击砧与凸

　　3.根据权利要求1或2所述的机械轴扭冲击钻井提速工具，其特征在于外筒包括由上至

　　下依次固定安装在一起的上接头、驱动外筒、振荡器外筒和下接头，驱动装置包括衬套、转

　　子、上传动连接头、连接杆和下传动连接头，驱动外筒内侧设有衬套，衬套内设有与上驱动

　　杆下端传动连接在一起的转子，振荡器外筒内设有连接杆，转子下端通过上传动连接头与

　　连接杆传动连接在一起，连接杆下端通过下传动连接头与下驱动杆上端传动连接在一起。

　　4.根据权利要求1或2所述的机械轴扭冲击钻井提速工具，其特征在于配流块上端左部

　　5.根据权利要求3所述的机械轴扭冲击钻井提速工具，其特征在于配流块上端左部呈

　　[0001]本发明涉及井下作业技术领域，是一种机械轴扭冲击钻井提速工具。

　　[0002]随着油气资源的不断消耗，油气开采目标向着纵深发展。深地层环境温度高，岩石

　　硬度大、耐磨性强，常规的钻井方式存在进尺慢、钻头磨损快、憋跳严重等问题，难以完成深

　　井、超深井的作业任务。在深井硬地层的钻进过程中，PDC钻头会出现因扭矩不足而无法破

　　碎岩石的情况;此时，钻柱发生扭转，储存弹性势能，直至钻头克服钻井阻力，钻柱中的能量

　　[0003]油气勘探开发中常采用扭力冲击器与PDC钻头的配合来降低“黏滑”振动的产生，

　　从而提高钻头对深井硬地层的钻进速度。目前使用的冲击器大多为TorkBuster，国内的螺

　　杆钻具式、涡轮式扭力冲击器等只能产生单向扭转冲击，这会造成冲击机构单侧受力不均

　　匀而出现偏磨失效。扭力冲击器能够产生扭转冲击振动，从而辅助钻头破岩，但在面对硬地

　　层切削齿无法吃入或大斜度、水平段等钻头无法进尺的情况时，几乎没有提速效果。

　　特征在于包括本体、芯轴、周向冲击组件、分流压帽和下接头，本体内设有芯轴，芯轴中部设

　　有上下贯通的主流道，芯轴上端固定安装有分流压帽，芯轴中部外侧设有至少一个内外贯

　　通的导流长孔，芯轴下部外侧设有限位环台；周向冲击组件包括冲击驱动件、冲击发生件和

　　冲击执行件，对应分流压帽与限位环台之间位置的芯轴外侧套装有能够相对于芯轴周期性

　　往复转动的冲击驱动件，冲击驱动件外侧设有下端位于芯轴下方的冲击执行件，冲击执行

　　件上部内侧设有安装在冲击驱动件外侧的冲击发生件，冲击发生件能在随冲击驱动件转动

　　时撞击冲击执行件；冲击执行件下部内侧与芯轴下端外侧固定安装在一起，冲击执行件下

　　端外侧固定安装有下接头，本体下部内侧与下接头上部外侧安装在一起；冲击驱动件下端

　　与限位环台之间设有耐磨组件；冲击驱动件包括配流盘，芯轴中部外侧套装有配流盘；冲击

　　发生件包括冲击锤，配流盘外侧套装有冲击锤；冲击执行件包括铁砧，冲击锤外侧套装有下

　　部位于其下方的铁砧，铁砧下部内侧与芯轴下端外侧固定安装在一起，铁砧下端外侧固定

　　安装有下接头；还包括固定压帽、内安装颈、中安装颈和上安装块，配流盘上端固定安装有

　　内安装颈，冲击锤上端固定安装有中安装颈，铁砧上端沿圆周均布有两个固定块；对应分流

　　压帽下方位置的芯轴上部外侧设有固定压帽，对应内安装颈和中安装颈位置的固定压帽下

　　端内侧设有固定内环槽，内安装颈和中安装颈均位于固定内环槽内，对应每个固定块位置

　　的固定压帽下侧均设有固定限位槽，每个固定块均位于对应位置的固定限位槽内；还包括

　　耐磨颈、耐磨环和耐磨块，配流盘下端固定安装有耐磨颈，限位环台上端固定安装有耐磨

　　环，耐磨颈下端与耐磨环上端均沿圆周均布有至少四个耐磨块。该周向冲击钻井提速工具

　　存在的问题如下：（1）只能提供单维度冲击；（2）设计了多个换向口的结构，导致整体结构复

　　[0005]本发明提供了一种机械轴扭冲击钻井提速工具，克服了上述现有技术之不足，其

　　[0006]本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种机械轴扭冲击钻井提速工具包

　　括阀体、阀芯、阀套、复位弹簧、外筒、配流筒、配流盘、配流块、驱动装置、上驱动杆、下驱动

　　杆、连接筒、轴向冲击组件、钻头轴和蓄能弹簧，阀体下部内侧限位安装有阀套，阀体上部内

　　侧设有第一限位环台，阀套内设有上端抵于第一限位环台下侧的阀芯，阀芯与阀套之间设

　　有复位弹簧，对应阀套上方位置的阀芯中部外侧设有至少一个内旁通孔，对应内旁通孔位

　　置的阀体外侧设有一个外旁通孔；阀体下端外侧设有外筒，外筒上部内侧设有第二限位环

　　台，第二限位环台上座有上端抵于阀体下侧的配流筒，配流筒上部内侧设有配流盘，配流盘

　　中部设有上下贯通且偏心设置的配流孔，对应配流孔外侧位置的配流盘上设有若干个上下

　　贯通的过流孔；外筒中部设有驱动装置，驱动装置上部设有上驱动杆，上驱动杆上端设有能

　　够通过旋转周期性封堵配流孔的配流块，驱动装置下部设有下驱动杆，下驱动杆下端固定

　　安装有连接筒，连接筒上部外侧沿圆周分布有若干个进液孔，连接筒中部外侧设有能随下

　　驱动杆转动而周期性上下往复运动的轴向冲击组件，连接筒下端外侧固定安装有下端位于

　　外筒下方的钻头轴，对应钻头轴与轴向冲击组件之间位置的连接筒外侧设有蓄能弹簧。

　　上述轴向冲击组件可包括铁砧底座、凸轮盘、冲击砧、滚轮和防转钉，连接筒中部

　　外侧通过花键连接传动连接有铁砧底座，铁砧底座的下侧固定安装有凸轮盘，凸轮盘的底

　　面沿圆周交替均布有凸起部和凹槽部，对应凸轮盘下方位置的连接筒外侧设有冲击砧，对

　　应冲击砧位置的外筒外侧设有防转钉，对应防转钉位置的冲击砧外侧设有导向竖槽，防转

　　钉内端位于导向竖槽内，冲击砧与凸轮盘之间设有滚轮，滚轮抵于凸轮盘下侧且能与凸起

　　[0008]上述外筒可包括由上至下依次固定安装在一起的上接头、驱动外筒、振荡器外筒

　　和下接头，驱动装置包括衬套、转子、上传动连接头、连接杆和下传动连接头，驱动外筒内侧

　　设有衬套，衬套内设有与上驱动杆下端传动连接在一起的转子，振荡器外筒内设有连接杆，

　　转子下端通过上传动连接头与连接杆传动连接在一起，连接杆下端通过下传动连接头与下

　　[0010]本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过在配流盘上设置偏心的配流孔，能使旋转

　　的配流块周期性封堵配流孔，使得进入驱动装置内部的流体流量为简谐波动，使驱动装置

　　输出扭矩形成扭转冲击；通过设置轴向冲击组件，其能随下驱动杆转动而周期性上下往复

　　运动，从而在钻进过程中钻头轴受到向下的脉冲式冲击作用力，具有可靠、稳定和破岩效果

　　[0016]附图中的编码分别为：1为阀体，2为阀芯，3为阀套，4为复位弹簧，5为配流孔，6为

　　配流筒，7为配流盘，8为配流块，9为上驱动杆，10为下驱动杆，11为连接筒，12为钻头轴，13

　　为蓄能弹簧，14为内旁通孔，15为外旁通孔，16为过流孔，17为铁砧底座，18为凸轮盘，19为

　　冲击砧，20为滚轮，21为防转钉，22为凸起部，23为凹槽部，24为上接头，25为驱动外筒，26为

　　振荡器外筒。27为下接头，28为衬套，29为转子，30为上传动连接头，31为连接杆，32为下传

　　[0017]本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体

　　[0018]在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1

　　的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图

　　实施例1：如附图1、2、3、4、5所示，该机械轴扭冲击钻井提速工具包括阀体1、阀芯

　　2、阀套3、复位弹簧4、外筒、配流筒6、配流盘7、配流块8、驱动装置、上驱动杆9、下驱动杆10、

　　连接筒11、轴向冲击组件、钻头轴12和蓄能弹簧13，阀体1下部内侧限位安装有阀套3，阀体1

　　上部内侧设有第一限位环台，阀套3内设有上端抵于第一限位环台下侧的阀芯2，阀芯2与阀

　　套3之间设有复位弹簧4，对应阀套3上方位置的阀芯2中部外侧设有至少一个内旁通孔14，

　　对应内旁通孔14位置的阀体1外侧设有一个外旁通孔15；阀体1下端外侧设有外筒，外筒上

　　部内侧设有第二限位环台，第二限位环台上座有上端抵于阀体1下侧的配流筒6，配流筒6上

　　部内侧设有配流盘7，配流盘7中部设有上下贯通且偏心设置的配流孔5，对应配流孔5外侧

　　位置的配流盘7上设有若干个上下贯通的过流孔16；外筒中部设有驱动装置，驱动装置上部

　　设有上驱动杆9，上驱动杆9上端设有能够通过旋转周期性封堵配流孔5的配流块8，驱动装

　　置下部设有下驱动杆10，下驱动杆10下端固定安装有连接筒11，连接筒11上部外侧沿圆周

　　分布有若干个进液孔33，连接筒11中部外侧设有能随下驱动杆10转动而周期性上下往复运

　　动的轴向冲击组件，连接筒11下端外侧固定安装有下端位于外筒下方的钻头轴12，对应钻

　　头轴12与轴向冲击组件之间位置的连接筒11外侧设有蓄能弹簧13。在使用过程中，通过设

　　置内旁通孔14和外旁通孔15，能在起下钻时，阀芯2在复位弹簧4的作用下抵在第一限位环

　　台下侧，使内旁通孔14和外旁通孔15连通，使钻井液流出或进入钻柱以平衡钻柱内外的液

　　柱压差，而在开泵后，钻井液通过阀芯2并下压阀芯2压缩复位弹簧4，阻断内旁通孔14和外

　　旁通孔15连通，使钻井液流至下方驱动装置；通过在配流盘7上设置偏心的配流孔5，能使旋

　　转的配流块8周期性封堵配流孔5，使得进入驱动装置内部的流体流量为简谐波动，使驱动

　　装置输出扭矩形成扭转冲击；通过设置轴向冲击组件，其能随下驱动杆10转动而周期性上

　　下往复运动，从而在钻进过程中钻头轴12受到向下的脉冲式冲击作用力；通过设置配流盘

　　7、配流块8以及轴向冲击组件，实现扭转冲击和轴向冲击，避免复杂流道设计及换向管进水

　　槽设计，直接将动力及冲击力传递给钻头，提高了冲击功的传递，进而提高钻头的破岩效

　　果，实现提速提效、缩短钻井周期；通过设置蓄能弹簧13，便于轴向冲击组件复位。根据需

　　[0020]可根据实际需要，对上述机械轴扭冲击钻井提速工具作进一步优化或/和改进：

　　实施例2：如附图2所示，轴向冲击组件包括铁砧底座17、凸轮盘18、冲击砧19、滚轮

　　20和防转钉21，连接筒11中部外侧通过花键连接传动连接有铁砧底座17，铁砧底座17的下

　　侧固定安装有凸轮盘18，凸轮盘18的底面沿圆周交替均布有凸起部22和凹槽部23，对应凸

　　轮盘18下方位置的连接筒11外侧设有冲击砧19，对应冲击砧19位置的外筒外侧设有防转钉

　　21，对应防转钉21位置的冲击砧19外侧设有导向竖槽，防转钉21内端位于导向竖槽内，冲击

　　砧19与凸轮盘18之间设有滚轮20，滚轮20抵于凸轮盘18下侧且能与凸起部22和凹槽部23位

　　置相对应。在使用过程中，连接筒11通过花键连接实现对铁砧底座17传递扭矩，从而带动凸

　　轮盘18转动，而滚轮20作用于凸轮盘18底面沿圆周交替均布有凸起部22和凹槽部23上，滚

　　轮20在滚动过程中带动冲击砧19沿凸起部22和凹槽部23产生周期性起伏运动，实现对钻头

　　轴12周期性上下往复运动的驱动；通过设置凸起部22与凹槽部23的纵向间距可产生足够的

　　冲程，满足下游钻头的破岩需求，具有稳定性好，易损件少，破岩效果好的特点。根据需求，

　　对应每个滚轮20位置的冲击砧19上部外侧均可设有安装槽，滚轮20可通过螺钉安装于安装

　　[0021]实施例3：如附图1、2、3所示，外筒包括由上至下依次固定安装在一起的上接头24、

　　驱动外筒25、振荡器外筒26和下接头27，驱动装置包括衬套28、转子29、上传动连接头30、连

　　接杆31和下传动连接头32，驱动外筒25内侧设有衬套28，衬套28内设有与上驱动杆9下端传

　　动连接在一起的转子29，振荡器外筒26内设有连接杆31，转子29下端通过上传动连接头30

　　与连接杆31传动连接在一起，连接杆31下端通过下传动连接头32与下驱动杆10上端传动连

　　接在一起。在使用过程中，通过这样的设置，便于驱动装置分别与上驱动杆9和下驱动杆10

　　[0022]实施例4：如附图1所示，配流块8上端左部呈左低又高状的非回转体结构。在使用

　　过程中，通过这样的设置，便于旋转的配流块8周期性封堵配流孔5，使得进入驱动装置内部

　　[0023]以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据

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