专利名称：机械式井下吸振冲击钻井工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油、天然气深部地层旋转冲击钻井作业中的配套装置，，具体是一种机械式井下吸振冲击钻井工具。
背景技术：
目前，在石油、天然气深部地层旋转冲击钻井作业中，在钻头上部加一个高频、低冲击功的冲击力时，可以大大提高钻头的工作效率及破岩钻进速度。旋转冲击钻井技术就是基于该理论形成的一种新兴的钻井工艺技术，研究与现场应用结果表明旋冲钻井具有硬地层机械钻速高的优点。但是，旋冲钻井过程中钻头牙齿容易出现磨损和断裂失效的问题， 分析其原因可能是钻柱的纵向振动及冲击器的振动与钻柱的纵向振动产生共振共同作用所致。根据新的理论，设计出寿命长并且可以保证钻井作业安全的新型冲击器，对提高旋转冲击钻井作业效率、缩短深部地层钻井作业周期、减小油气开发过程中的成本具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种既能够减小钻柱纵向振动，保护井下钻具安全，又能够提供高频、低冲击功的冲击力的机械式井下吸振冲击钻井工具。其技术方案是包括花键心轴、花键筒、减振复位弹簧外筒、冲击总成外筒，花键心轴顶端连接有上部配合接头，花键筒与减振复位弹簧外筒、冲击总成外筒联成一体，花键心轴位于花键筒、减振复位弹簧外筒和冲击总成外筒内部，减振复位弹簧外筒内设有弹簧限位接头和减振复位弹簧，减振复位弹簧与花键心轴下部的台肩与弹簧限位接头之间，花键心轴下端连接分流结构，花键心轴通过分流结构连接柱塞，柱塞外壁设有冲击蓄能弹簧，冲击蓄能弹簧位于冲击总成外筒内壁的台肩和冲击筒的上端之间，柱塞下端设有进水阀，柱塞的下端位于冲击筒内部，冲击筒的下部位于承击结构内部，承击结构下端连接下部配合接头，下部配合接头的上端位于冲击总成外筒内部，冲击总成外筒下端设有限位结构。基本原理在于钻柱纵向振动时带动柱塞相对于冲击腔产生轴向往复运动，通过冲击腔内钻井液的压力控制实现冲击筒的冲击作用。同时，通过减振复位弹簧吸收振动的能量，并使工具复位，利用冲击总成转化振动的部分能量为冲击功，实现稳定钻杆及钻头的基础上实现旋转冲击钻井。本发明的效果是本发明将钻柱减振与钻头高频、低冲击功冲击相结合，将容易引起钻柱疲劳破坏的纵向振动转化为减振复位弹簧的内能及有利于提高钻速的冲击功，实现旋转冲击钻井，提高破岩效率，变有害为有利。同时，不需要改变井底钻具组合，不影响正常的钻进液循环和钻进作业。即使工具出现故障，仍可以当做减震器来使用。该工具的结构比较简单，原理也是可行的，在井下有限的空间内各部件具有足够大的尺寸及强度，从而保证其工作寿命满足工程的需要。四
图1是本发明一种实施例的结构示意图；附图2是本发明A-A处的剖面示意图；附图3是本发明B-B处的剖面示意图；附图4是本发明C-C处的剖面示意图。
五具体实施例方式参照图1-4，包括花键心轴2、花键筒3、减振复位弹簧外筒4、冲击总成外筒10，花键心轴2顶端连接有上部配合接头1，花键筒3与减振复位弹簧外筒4、冲击总成外筒10联成一体，能够与承击结构12配合，用于传递扭矩并允许花键心轴2上下往复运动。花键心轴2位于花键筒3、减振复位弹簧外筒4和冲击总成外筒10内部，减振复位弹簧外筒4内设有弹簧限位接头6和减振复位弹簧5，减振复位弹簧5与花键心轴2下部的台肩与弹簧限位接头6之间，花键心轴2下端连接分流结构7，花键心轴2通过分流结构7连接柱塞8，柱塞 8外壁设有冲击蓄能弹簧9，冲击蓄能弹簧9位于冲击总成外筒10内壁的台肩和冲击筒11 的上端之间，柱塞8下端设有进水阀13，柱塞8的下端位于冲击筒11内部，冲击筒11的下部位于承击结构12内部，承击结构12下端连接下部配合接头15，下部配合接头15的上端位于冲击总成外筒10内部，冲击总成外筒10下端设有限位结构14。本发明可整体连接在钻杆和破岩钻头之间。实施旋转冲击钻井作业时，由于钻柱的纵向振动，钻杆带动上部配合接头1，花键心轴2，分流结构7，柱塞8 —起上下运动，同时， 减振复位弹簧外筒4内的减振复位弹簧5通过膨胀和压缩可在减振的同时，保证减振复位弹簧外筒4，冲击总成外筒10，冲击总成不随钻柱上下运动，当钻柱向上运动时，上部配合接头1，花键心轴2，分流结构7，柱塞8 —起向上运动，冲击腔产生负压，冲击筒11冲击承击结构12，柱塞8上的进水阀13与承击结构12下部中间位置的水眼用于钻井液的正常循环。 当钻柱向下运动时，带动上部配合接头1，花键心轴2，分流结构7，柱塞8 —起向下运动，压缩冲击腔内的钻井液，使得活动部件冲击筒11相对向上运动，压缩冲击蓄能弹簧9，为实现冲击蓄能。从而实现吸振冲击的功能，提高破岩效率。
权利要求
1. 一种机械式井下吸振冲击钻井工具，包括花键心轴、花键筒、减振复位弹簧保护筒、 冲击总成外筒，其特征在于花键心轴顶端连接有上部配合接头，花键筒与减振复位弹簧外筒、冲击总成外筒联成一体，花键心轴位于花键筒、减振复位弹簧外筒和冲击总成外筒内部，减振复位弹簧外筒内设有弹簧限位接头和减振复位弹簧，减振复位弹簧与花键心轴下部的台肩与弹簧限位接头之间，花键心轴下端连接分流结构，花键心轴通过分流结构连接柱塞，柱塞外壁设有冲击蓄能弹簧，冲击蓄能弹簧位于冲击总成外筒内壁的台肩和冲击筒的上端之间，柱塞下端设有进水阀，柱塞的下端位于冲击筒内部，冲击筒的下部位于承击结构内部，承击结构下端连接下部配合接头，下部配合接头的上端位于冲击总成外筒内部，冲击总成外筒下端设有限位结构。
全文摘要
一种机械式井下吸振冲击钻井工具，包括花键心轴、花键筒、减振复位弹簧外筒、冲击总成外筒，花键心轴顶端连接有上部配合接头，花键筒与减振复位弹簧外筒、冲击总成外筒联成一体，花键心轴位于花键筒、减振复位弹簧外筒和冲击总成外筒内部，花键心轴下端连接分流结构，花键心轴通过分流结构连接柱塞，柱塞的下端位于冲击筒内部，冲击筒的下部位于承击结构内部，承击结构下端连接下部配合接头，冲击总成外筒下端设有限位结构。本发明将钻柱减振与钻头高频、低冲击功冲击相结合，将容易引起钻柱疲劳破坏的纵向振动转化为减振复位弹簧的内能及有利于提高钻速的冲击功，实现旋转冲击钻井，提高破岩效率。
文档编号E21B6/00GK102536114SQ20101061704
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者刘永旺, 史玉才, 管志川 申请人:中国石油大学(华东)