本發(fā)明涉及一種鉆井工程中提供井下鉆井動(dòng)力用的沖錘式?jīng)_擊螺桿鉆具。

背景技術(shù)：

在石油天然氣行業(yè)，鉆井工程滲透于油氣藏勘探、開發(fā)等重要環(huán)節(jié)，其風(fēng)險(xiǎn)高、投入大、技術(shù)難。近年來，隨著大位移井和水平井的快速發(fā)展，井下動(dòng)力鉆具應(yīng)用廣泛。井下動(dòng)力鉆井在眾多領(lǐng)域替代了轉(zhuǎn)盤鉆井，井下動(dòng)力鉆井的原理在于在井下鉆柱前端利用井下動(dòng)力鉆具提供鉆井動(dòng)力，井下動(dòng)力鉆具以上的鉆柱在鉆井過程中并不旋轉(zhuǎn)，大大減小了鉆柱和井眼的摩擦，節(jié)約了鉆井功率，延長了鉆柱壽命，同時(shí)也大大提高了鉆井效率。

目前國內(nèi)外使用的井下動(dòng)力鉆具主要有螺桿鉆具，渦輪鉆具和電動(dòng)井下鉆具，其中又以螺桿鉆具應(yīng)用最為廣泛。國內(nèi)外對螺桿鉆具的研究取得了豐碩的成果，螺桿鉆具已經(jīng)得到非常成熟的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)螺桿鉆具僅僅提供旋轉(zhuǎn)扭矩，對于鹽膏層等高壓高強(qiáng)地質(zhì)的鉆進(jìn)效率并不理想，在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)外學(xué)者提出了旋沖鉆井的方法，即在旋轉(zhuǎn)鉆井的同時(shí)施加沖擊軸向力，提高破巖效率。目前提出采用該鉆井方式的代表性工具為cn201410298462.6一種旋沖螺桿鉆具，其利用凸輪原理產(chǎn)生軸向沖擊載荷，然而該方式凸輪和滾輪連續(xù)摩擦并周期性發(fā)生剛性沖擊，而凸輪和滾輪為線接觸，接觸面積小，接觸應(yīng)力大，使得凸輪和滾輪磨損嚴(yán)重，使用壽命不高。

基于上述技術(shù)背景，本發(fā)明特提供一種沖錘式?jīng)_擊螺桿鉆具，采用沖錘連續(xù)沖擊的方式產(chǎn)生軸向沖擊力，其沖擊接觸面為面接觸，受力良好，使用壽命長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了滿足旋沖鉆井的工藝需求，特提供一種沖錘式?jīng)_擊螺桿鉆具。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種沖錘式?jīng)_擊螺桿鉆具，是由上接頭、定子殼體、橡膠定子、螺桿轉(zhuǎn)子、萬向軸、萬向殼體、配流筒、導(dǎo)流筒、沖錘、輸出軸、輸出殼體、串軸承和防掉帽構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：上接頭上端和上部鉆柱絲扣連接，輸出軸下端和鉆頭絲扣連接；定子殼體上端和上接頭下端絲扣連接，定子殼體下端和萬向殼體上端絲扣連接；橡膠定子硫化固定在定子殼體內(nèi)腔，螺桿轉(zhuǎn)子置入橡膠定子內(nèi)腔；萬向軸上端和螺桿轉(zhuǎn)子下端絲扣連接，萬向軸下端和配流筒上端絲扣連接；配流筒內(nèi)腔設(shè)置為盲孔，配流筒上部設(shè)置一上配流道連通配流筒盲孔和外圓，上配流道由一徑向通孔和一半圓弧槽構(gòu)成，配流筒下部設(shè)置一下配流道連通配流筒盲孔和外圓，下配流道由一徑向通孔和一半圓弧槽構(gòu)成，配流筒的上配流道和下配流道周向相位相差90°；沖錘置入配流筒內(nèi)腔盲孔內(nèi)，沖錘兩端外圓設(shè)置為臺(tái)階軸；導(dǎo)流筒上端和萬向殼體下端絲扣連接，導(dǎo)流筒下端和輸出殼體上端絲扣連接；導(dǎo)流筒內(nèi)腔中部設(shè)置為臺(tái)階孔，導(dǎo)流筒設(shè)置一上進(jìn)液流道連通導(dǎo)流筒內(nèi)腔臺(tái)階孔上端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面上部，導(dǎo)流筒設(shè)置一上出液流道連通導(dǎo)流筒內(nèi)腔臺(tái)階孔下端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面上部，導(dǎo)流筒設(shè)置一下進(jìn)液流道連通導(dǎo)流筒內(nèi)腔臺(tái)階孔上端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面下部，導(dǎo)流筒設(shè)置一下出液流道連通導(dǎo)流筒內(nèi)腔臺(tái)階孔下端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面下部，上進(jìn)液流道和上出液流道在圓周上呈180°分布，下進(jìn)液流道和下出液流道在圓周上呈180°分布，上進(jìn)液流道和下進(jìn)液流道周向相位相差90°；輸出軸上端和配流筒下端絲扣連接；輸出軸外圓中部設(shè)置一圈臺(tái)階面，輸出軸上部周向均勻設(shè)置三個(gè)斜孔連通內(nèi)外腔空間；串軸承安裝在輸出軸外圓中部臺(tái)階面上；防掉帽和輸出殼體下端絲扣連接。

安裝完成后，配流筒的上配流道和導(dǎo)流筒的上進(jìn)液流道和上出液流道軸向上對齊，配流筒的下配流道和導(dǎo)流筒的下進(jìn)液流道和下出液流道軸向上對齊。

本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明在提供破巖扭矩的同時(shí)提供連續(xù)軸向沖擊力，提高破巖效率；(2)本發(fā)明利用利用鉆井液控制沖錘往復(fù)沖擊，機(jī)械磨損小，壽命高；(3)本發(fā)明為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，工作可靠，適應(yīng)井下復(fù)雜工況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種沖錘式?jīng)_擊螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1a-a截面剖視圖；

圖3是圖1b-b截面剖視圖；

圖4是圖3c-c截面剖視圖；

圖5是配流筒的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1.上接頭、2.定子殼體、3.橡膠定子、4.螺桿定子、5.萬向軸、6.萬向殼體、7.配流筒、8.導(dǎo)流筒、9.沖錘、10.輸出軸、11.輸出殼體、12.串軸承、13.防掉帽、71.上配流道、72.下配流道、81.上進(jìn)液流道、82.上出液流道、83.下進(jìn)液流道、84.下出液流道。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖4所示，本發(fā)明一種沖錘式?jīng)_擊螺桿鉆具，是由上接頭1、定子殼體2、橡膠定子3、螺桿轉(zhuǎn)子4、萬向軸5、萬向殼體6、配流筒7、導(dǎo)流筒8、沖錘9、輸出軸10、輸出殼體11、串軸承12和防掉帽13構(gòu)成；其結(jié)構(gòu)特征是：上接頭1上端和上部鉆柱絲扣連接，輸出軸10下端和鉆頭絲扣連接；定子殼體2上端和上接頭1下端絲扣連接，定子殼體2下端和萬向殼體6上端絲扣連接；橡膠定子3硫化固定在定子殼體2內(nèi)腔，螺桿轉(zhuǎn)子4置入橡膠定子3內(nèi)腔；萬向軸5上端和螺桿轉(zhuǎn)子4下端絲扣連接，萬向軸5下端和配流筒7上端絲扣連接；沖錘9置入配流筒7內(nèi)腔盲孔內(nèi)，沖錘9兩端外圓設(shè)置為臺(tái)階軸；導(dǎo)流筒8上端和萬向殼體6下端絲扣連接，導(dǎo)流筒8下端和輸出殼體11上端絲扣連接；輸出軸10上端和配流筒7下端絲扣連接；輸出軸10外圓中部設(shè)置一圈臺(tái)階面，輸出軸10上部周向均勻設(shè)置三個(gè)斜孔連通內(nèi)外腔空間；串軸承12安裝在輸出軸10外圓中部臺(tái)階面上；防掉帽13和輸出殼體11下端絲扣連接。

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，配流筒7內(nèi)腔設(shè)置為盲孔，配流筒7上部設(shè)置一上配流道71連通配流筒7盲孔和外圓，上配流道71由一徑向通孔和一半圓弧槽構(gòu)成，配流筒7下部設(shè)置一下配流道72連通配流筒7盲孔和外圓，下配流道72由一徑向通孔和一半圓弧槽構(gòu)成，配流筒7的上配流道71和下配流道72周向相位相差90°；導(dǎo)流筒8內(nèi)腔中部設(shè)置為臺(tái)階孔，導(dǎo)流筒8設(shè)置一上進(jìn)液流道81連通導(dǎo)流筒8內(nèi)腔臺(tái)階孔上端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面上部，導(dǎo)流筒8設(shè)置一上出液流道82連通導(dǎo)流筒8內(nèi)腔臺(tái)階孔下端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面上部，導(dǎo)流筒8設(shè)置一下進(jìn)液流道83連通導(dǎo)流筒8內(nèi)腔臺(tái)階孔上端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面下部，導(dǎo)流筒8設(shè)置一下出液流道84連通導(dǎo)流筒8內(nèi)腔臺(tái)階孔下端面和臺(tái)階孔內(nèi)孔面下部，上進(jìn)液流道81和上出液流道82在圓周上呈180°分布，下進(jìn)液流道83和下出液流道84在圓周上呈180°分布，上進(jìn)液流道81和下進(jìn)液流道83周向相位相差90°；安裝完成后，配流筒7的上配流道71和導(dǎo)流筒8的上進(jìn)液流道81和上出液流道82軸向上對齊，配流筒7的下配流道72和導(dǎo)流筒8的下進(jìn)液流道83和下出液流道84軸向上對齊。

本發(fā)明一種沖錘式?jīng)_擊螺桿鉆具的工作原理是：下入本發(fā)明至井底，開泵循環(huán)鉆井液，螺桿轉(zhuǎn)子4驅(qū)動(dòng)萬向軸5、配流筒7和輸出軸10旋轉(zhuǎn)提供破巖扭矩；同時(shí)配流筒7在旋轉(zhuǎn)過程中，上配流道71交替和上進(jìn)液流道81、上出液流道82連通，下配流道72和下進(jìn)液流道83、下出液流道84連通；上配流道71和上進(jìn)液流道81連通的時(shí)候，保證下配流道72和下出液流道84連通；上配流道71和上出液流道82連通的時(shí)候，保證下配流道72和下進(jìn)液流道83連通；在此過程中，沖錘9在鉆井液作用下往復(fù)軸向運(yùn)動(dòng)，沖錘9下?lián)魰r(shí)沖擊輸出軸10，輸出軸10將此沖擊力傳遞給鉆頭，達(dá)到旋沖鉆井的效果，提高鉆井效率，防止粘滑、卡鉆等現(xiàn)象的發(fā)生。