一种旋转钻井全向冲击提速工具的制作方法

本实用新型涉及油气井钻井，具体涉及一种旋转钻井全向冲击提速工具。

背景技术：

目前，在油气井深部地层的钻井作业中，当钻遇中硬和硬地层时，由于钻头吃入和破碎地层难度增大，造成钻头破碎地层岩石的效率下降。与此同时，由于钻具较长，钻具旋转时为保持与井眼的相容性，钻具实际施加到钻头上的钻压和扭矩均处于非稳定的波动状态。

为稳定深井钻头的井下实际工作状态，提高钻头破碎地层的机械钻速，早期开发的轴向冲击钻井工具，由于冲击功率不足，虽然对于钻头的钻压稳定起到较好作用，但对钻头轴向冲击破碎地层作用有限。目前油田现场应用的扭矩冲击钻井工具，虽然对于钻头的扭矩稳定起到较好的作用，但对钻头的轴向冲击破碎地层作用有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：针对深井钻井作业过程中，中硬和硬地层钻头破碎地层效率较低，机械钻速需要进一步提高的现状，提供一种用于旋转钻井时，能够同时对于钻头的钻压(轴向)和扭矩(切向)产生一定频率的高功率冲击作用的新型旋转钻井全向冲击提速工具，即能保持钻头工作在较稳定的钻压和扭矩状态，以保持钻头处于稳定的破碎地层的工作状态，同时能够为钻头提供较高的轴向和切向冲击功，实现钻头在井底的全向冲击破碎地层，以提高钻头的破碎地层效率，提高深井中硬及硬地层的机械钻速。

本实用新型采用的技术方案是：一种旋转钻井全向冲击提速工具，主要由中心体、外滑动冲击机构和浮动式传递头三部分组成；所述中心体是由上接头、中心轴、扭矩滑套组成；上接头与钻具连接，中心轴上的传压孔，将中心体内孔的钻井液流体压力传递至外滑动冲击机构的压力变换调节机构；

所述外滑动冲击机构由冲击头、冲击滑套、下碟簧组、浮动环、滑动阀、上碟簧组组成；通过传压孔将钻井液流体压力传递至由下碟簧组、浮动环、滑动阀、上碟簧组组成外滑动冲击机构的压力变换调节机构，驱动冲击头、冲击滑套沿中心体做轴向往复运动，冲击头运动至下端时，将击打下接头上的冲击结合面，冲击头上的冲击结合面为旋升角为30-60度间一固定值的端面；

所述浮动式传递头由下接头、扭矩头组成；下接头与钻头连接，下接头上的冲击结合面为旋升角为30-60度间一固定值的端面，通过下接头上的冲击结合面，将冲击头的冲击功，转换为对钻头轴向和切向的冲击作用；浮动式传递头与上部钻具间为非刚性连接。

进一步地，所述扭矩头为与扭矩滑套传递扭矩，通过键和槽相配合的方式实现，键和配合槽的旋升角为5-15度间一固定值的扭矩头。

更进一步地，所述中心体为与与浮动式传递头间扭矩的传递，通过键和槽相配合的方式实现，键和配合槽的旋升角为5-15度间一固定值的中心体。

更进一步地，所述扭矩头为与扭矩滑套传递扭矩，通过键和槽相配合的方式实现，键和配合槽的旋升角为5-15度间一固定值的扭矩头。

更进一步地，所述中心体为与与浮动式传递头间扭矩的传递，通过键和槽相配合的方式实现，键和配合槽的旋升角为5-15度间一固定值的中心体。

更进一步地，所述中心体为上部与钻具连接，内孔保持钻井液流通，中心体向下传递钻压和扭矩，下部与浮动式传递头通过键与槽的方式相连接的中心体。

更进一步地，所述外滑动冲击机构为在中心体内孔的钻井液流体压力驱动下，通过其上的压力变换调节机构，驱动冲击滑套沿中心体上下往复运动冲击浮动式传递头的外滑动冲击机构。

更进一步地，所述浮动式传递头为，下接钻头，将冲击滑套冲击功，同时转化为对钻头的轴向和切向冲击，将中心体的钻压传递到钻头的浮动式传递头。

更进一步地，所述中心体为上部与钻具连接，内孔保持钻井液流通，中心体向下传递钻压和扭矩，下部与浮动式传递头通过键与槽的方式相连接的中心体。

更进一步地，所述外滑动冲击机构为在中心体内孔的钻井液流体压力驱动下，通过其上的压力变换调节机构，驱动冲击滑套沿中心体上下往复运动冲击浮动式传递头的外滑动冲击机构。

更进一步地，所述浮动式传递头为，下接钻头，将冲击滑套冲击功，同时转化为对钻头的轴向和切向冲击，将中心体的钻压和扭矩传递到钻头的浮动式传递头。

本实用新型的优点：

本实用新型对井下工作钻头同时产生的全向冲击作用，较好的稳定井下工作钻头上的钻压和扭矩工作参数，减少上部钻具对井底工作钻头上的钻压和扭矩造成的波动影响；较高的全向冲击功，提高钻头对井底岩石的冲击破碎效率；提高钻头对中硬和硬地层的机械钻速，进一步提高深井钻井效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的总体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的冲击头结构示意图；

图3是本实用新型实施例的冲击头结构展开示意图；

图4是本实用新型实施例的扭矩滑套结构示意图；

图5是本实用新型实施例的扭矩滑套结构展开示意图。

附图标记：

1为下接头，2为冲击头，3为密封圈，4为冲击滑套，5为密封圈，6为扭矩头，7为扭矩滑套，8为中心轴，9为密封圈，10为下碟簧组，11为密封圈，12为密封圈，13为浮动环，14为密封圈，15为传压孔，16为密封圈，17为密封圈，18为滑动阀，19为密封圈，20为上碟簧组，21为密封圈,22为上接头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1至图5,如图1至图5所示的一种旋转钻井全向冲击提速工具，主要由中心体、外滑动冲击机构和浮动式传递头三部分组成；所述中心体是由上接头22、中心轴8、扭矩滑套7组成；上接头22与钻具连接，中心轴8上的传压孔15，将中心体内孔的钻井液流体压力传递至外滑动冲击机构的压力变换调节机构；

所述外滑动冲击机构由冲击头2、冲击滑套4、下碟簧组10、浮动环13、滑动阀18、上碟簧组20组成；通过传压孔15将钻井液流体压力传递至由下碟簧组10、浮动环13、滑动阀18、上碟簧组20组成外滑动冲击机构的压力变换调节机构，驱动冲击头2、冲击滑套4沿中心体做轴向往复运动，冲击头2运动至下端时，将击打下接头1上的冲击结合面，冲击头2上的冲击结合面为旋升角为30-60度间一固定值的端面；

所述浮动式传递头由下接头1、扭矩头6组成；下接头1与钻头连接，下接头1上的冲击结合面为旋升角为30-60度间一固定值的端面，通过下接头上的冲击结合面，将冲击头2的冲击功，转换为对钻头轴向和切向的冲击作用。浮动式传递头与上部钻具间为非刚性连接；允许冲击钻压和扭矩不受上部钻具的约束，有效施加到钻头上。

所述扭矩头6与扭矩滑套7传递扭矩，是通过键和槽相配合的方式实现。键和配合槽的旋升角为5-15度间一固定值。旋升角的变化，可以实现中心体传递到浮动头的扭矩在钻头的钻压和扭矩间的分配比例。

所述中心体与浮动式传递头间扭矩的传递，是通过键和槽相配合的方式实现。键和配合槽的旋升角为5-15度间一固定值。旋升角的变化，可以实现中心体传递到浮动头的扭矩在钻头的钻压和扭矩间的分配比例。

所述中心体，上部与钻具连接，内孔保持钻井液流通，中心体向下传递钻压和扭矩，下部与浮动式传递头通过键与槽的方式相连接。

所述外滑动冲击机构，在中心体内孔的钻井液流体压力驱动下，通过其上的压力变换调节机构，驱动冲击滑套4沿中心体上下往复运动冲击浮动式传递头。

所述浮动式传递头，下接钻头，将冲击滑套4冲击功，同时转化为对钻头的轴向和切向冲击，将中心体的钻压和扭矩传递到钻头的浮动式传递头。

所述冲击滑套4与浮动式传递头的冲击结合面，为沿园柱旋升的端面。旋升角为30-60度间一固定值。旋升角的变化，可以实现对外滑动套冲击功在钻头轴向和切向的分配比例。

当钻头到达井底时，加钻压，冲击滑套4上滑动阀18的传压孔与中心轴8上的传压孔15连通，中心轴8内孔的钻井液流体压力传递进入滑动阀18，推动冲击滑套4上行，冲击滑套4上滑动阀18的传压孔与中心轴8上的传压孔15连通关闭。冲击滑套4继续上行至滑动阀18内的流体压力下降，冲击滑套4在上碟簧组20的推动下下行至冲击滑套4上滑动阀18的传压孔与中心轴8上的传压孔15连通，中心轴8内孔的钻井液流体压力传递进入滑动阀18，继续推动冲击滑套4上行，形成冲击滑套4的上、下往复运动。

当钻遇中硬和硬地层时，将本实用新型的新型全向冲击提速工具接入钻具下井。入井钻具的连接顺序为：钻头+新型全向冲击提速工具+上部钻具。其中：钻头和钻具组合按照钻井设计要求下入。通过选配钻头喷嘴尺寸，控制钻头压降≥5MPa。按照钻井设计要求的钻井参数，采用旋转钻井或井下马达动力钻井的方式进行钻井作业。

本实用新型对井下工作钻头同时产生的全向冲击作用，较好的稳定井下工作钻头上的钻压和扭矩工作参数，减少上部钻具对井底工作钻头上的钻压和扭矩造成的波动影响；较高的全向冲击功，提高钻头对井底岩石的冲击破碎效率；提高钻头对中硬和硬地层的机械钻速，进一步提高深井钻井效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。