[0044]进一步，如图1、图4所示，测控短节1内部设置有上下贯通的第二通孔11，测控短节1的侧壁上设置有用于安装固定井下电源5的第一安装槽12和用于安装固定控制器6的第二安装槽13。井下电源5是电池组或者井下发电机，为电机211提供电源。控制器6包括信号收发器、微处理器和电机控制器(图中未分别示出)，信号收发器(为脉冲发生器或者其他无线信号发生装置)用于接收温度和加速度测量数据，并将该数据提交微处理器，微处理器对数据进行判断后，输出控制信号至信号收发器，信号收发器将控制信号输送至电机控制器，从而实现电机转速的调整。
[0045]进一步，如图1所示，加速度测量短节3内部设置有上下贯通的第三通孔34，第三通孔34内部设置有加速度计7，加速度测量短节3的侧壁上设置有能安装固定加速度控制器8的第三安装槽35。加速度计7用于检测钻头4的横向加速度，
[0046]本发明的扭转振动辅助破岩工具100在使用时，通过电机211旋转带动齿轮组212运转，进而带动振动凸轮213旋转接触凸轮容纳槽2321的侧壁，实现振动短节2的微振幅高频扭转振动，并传递给钻头4，引起岩石共振，辅助钻头破岩。在使用过程中，切削液自测控短节1内部的第二通孔11顶部注入，流经振动短节2内部的各贯通孔，进入加速度测量短节3内部的第三通孔34，最终到达钻头4处。使用过程中，微处理器分析接收到的温度和加速度信息，首先判断温度，若温度高于门限值(如200°C )，则降低电机211的转速，使系统温度下降一定程度(如下降50°C )，若温度低于门限值，则保持电机211转速不变；之后判断加速度信息，当加速度值小于门限值(如lg)且此时电机211转速小于设定下限值(如500rpm)时，逐步调高电机211的转速，直至加速度值高于门限值；当加速度值小于门限值(如lg)且此时电机211的转速大于设定上限值(如3000rpm时)，逐步调低电机211的转速，直至加速度值高于门限值；当加速度值大于门限值时，维持电机211的转速不变。
[0047]由上所述，本发明的扭转振动辅助破岩工具具有如下有益效果:
[0048](1)该扭转振动辅助破岩工具能产生高频扭转振动，引起岩石的共振，辅助钻头破岩，同时减轻对钻头的轴向冲击，提高钻头使用寿命；
[0049](2)该扭转振动辅助破岩工具能够根据钻头的振动情况，钻遇不同岩石时的相互作用情况及时调整振动频率，具有较强适应性；
[0050](3)该扭转振动辅助破岩工具采用电机、齿轮组、振动凸轮等常规机械结构，成本较低；
[0051](4)该扭转振动辅助破岩工具设置有温度控制系统，保证整套系统安全可靠、持久运行。
[0052]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种扭转振动辅助破岩工具，所述扭转振动辅助破岩工具的底部连接有钻头，其特征在于:包括一测控短节，所述测控短节下方连接有能扭转振动的振动短节，所述振动短节内部设置有振动装置，所述振动短节下方连接有加速度测量短节，所述加速度测量短节的底部连接所述钻头。2.如权利要求1所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述振动装置包括一电机，所述电机下方连接有齿轮组，所述齿轮组下方连接有能旋转接触所述振动短节的振动凸轮。3.如权利要求2所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述振动短节上部设置有过渡接头，所述过渡接头下方连接有能相对所述过渡接头扭转振动、且内部与所述过渡接头的内部上下贯通的振动下接头，所述振动下接头下方能扭转地连接所述加速度测量短Τ ο4.如权利要求3所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述过渡接头内设有上下贯通的第一通孔，所述第一通孔底部固定连接有一电机支座，所述电机支座内设有上下贯通的电机支座过孔，所述电机支座上设置所述电机，所述电机上设置有电机控制器，所述电机下方连接有一联轴器，所述联轴器下端穿过所述电机支座连接所述齿轮组。5.如权利要求4所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述振动下接头内侧上部设有第一盲孔，所述振动下接头内侧下部设有第二盲孔，所述第一盲孔与所述第二盲孔之间形成有振动座，所述振动座内设置有侧壁能被所述振动凸轮旋转接触的凸轮容纳槽，所述振动座内还设置有能上下贯通所述第一盲孔和所述第二盲孔的振动座通孔。6.如权利要求5所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述齿轮组包括与所述电机连接的主动齿轮，所述齿轮组还包括与所述主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮内部连接有固定所述振动凸轮的安装轴的一端，所述安装轴的另一端穿过所述凸轮容纳槽槽底设置的圆弧透槽、且能转动地连接于一安装轴支撑座上，所述安装轴支撑座固定设置于所述加速度测量短节的内部上端，所述安装轴支撑座上还设置有上下贯通的支撑座通孔。7.如权利要求5所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述振动座内设置有温度传感器。8.如权利要求5所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述过渡接头的外壁下部设置有第一台阶部，所述第一台阶部下方设置有直径减小的第一连接部，所述过渡接头位于所述第一台阶部上方的外壁上周向均匀设置有第一花键槽，所述振动下接头的侧壁上端设置有与所述第一花键槽匹配、且与所述第一花键槽的两侧侧壁之间设置有第一缓冲垫的第一花键结构，所述第一连接部的外壁与所述第一盲孔的上端侧壁之间设置有轴向定位的第一卡环； 所述加速度测量短节的外壁上部设置有第二台阶部，所述第二台阶部上方设置有直径减小的第二连接部，所述加速度测量短节位于所述第二台阶部下方的外壁上周向均匀设置有第二花键槽，所述振动下接头的侧壁下端设置有与所述第二花键槽匹配、且与所述第二花键槽的两侧侧壁之间存在间隙的第二花键结构，所述第二连接部的外壁与所述第二盲孔的下端侧壁之间设置有轴向定位的第二卡环。9.如权利要求1所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述测控短节内部设置有上下贯通的第二通孔，所述测控短节的侧壁上设置有用于安装固定井下电源的第一安装槽和用于安装固定控制器的第二安装槽，所述控制器包括信号收发器、微处理器和电机控制器。10.如权利要求1所述的扭转振动辅助破岩工具，其特征在于:所述加速度测量短节内部设置有上下贯通的第三通孔，所述第三通孔内部设置有加速度计，所述加速度测量短节的侧壁上设置有能安装固定加速度控制器的第三安装槽。
【专利摘要】本发明为一种扭转振动辅助破岩工具，所述扭转振动辅助破岩工具的底部连接有钻头，包括一测控短节，测控短节下方连接有能扭转振动的振动短节，振动短节内部设置有振动装置，振动短节下方连接有加速度测量短节，加速度测量短节的底部连接所述钻头。该扭转振动辅助破岩工具克服现有技术中存在的钻头切削齿易损坏、压电材料不宜与常规井下工具共同使用的问题，通过钻头对岩石施加高频的扭转振动，辅助钻头破碎岩石，提高机械钻速，延长钻头使用寿命。
【IPC分类】E21B7/24, E21B28/00
【公开号】CN105386725
【申请号】CN201510894283
【发明人】张全立, 马汝涛, 邹来方, 周志雄, 侯福祥, 彭嵩
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月8日