1.一种用于产生轴向冲击的设备,包括:
锤段,其具有径向凸轮表面;
砧座段,其具有内部径向肩部、内壁和一个或更多个局部空腔,所述内壁从所述内部径向肩部延伸,所述一个或多个局部空腔在所述砧座段的所述内壁内的内部空间中邻近所述内部径向肩部;
一个或多个滚动元件,其部分地布置在所述砧座段的所述局部空腔内,其中所述滚动元件与所述锤段的所述径向凸轮表面配合,用于使所述锤段从所述砧座段轴向地移位并且当所述锤段或所述砧座段旋转时产生轴向冲击,其中每个滚动元件相对于所述锤段移动360度。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述锤段的所述径向凸轮表面接触所述砧座段的所述内部径向肩部,以当所述锤段或所述砧座段旋转时产生轴向冲击。
3.根据权利要求1所述的设备,其中所述锤段还包括锤表面,并且所述砧座段包括砧座表面。
4.根据权利要求3所述的设备,其中所述锤表面是径向表面,并且所述砧座表面是径向表面。
5.根据权利要求4所述的设备,其中所述锤表面接触所述砧座表面,以当所述锤段或所述砧座段旋转时产生轴向冲击。
6.根据权利要求5所述的设备,其中所述锤表面布置成围绕所述锤段的所述径向凸轮表面。
7.根据权利要求6所述的设备,其中所述锤表面与所述径向凸轮表面分开轴向长度。
8.根据权利要求6所述的设备,其中所述砧座表面布置在所述砧座段的外表面上。
9.根据权利要求8所述的设备,其中所述锤段的所述径向凸轮表面布置在所述砧座段的所述内壁内。
10.根据权利要求2所述的设备,其中所述局部空腔在所述砧座段的所述内壁上。
11.根据权利要求3所述的设备,还包括耐磨环,所述耐磨环邻近所述内部径向肩部布置在所述砧座段的所述内部空间内,其中所述耐磨环与所述滚动元件接触。
12.根据权利要求3所述的设备,还包括止推座圈和多个推力轴承,所述止推座圈和所述推力轴承布置在所述砧座段的所述内部空间内,其中所述多个推力轴承布置在所述内部径向肩部和所述止推座圈之间,并且其中所述止推座圈与所述滚动元件接触。
13.根据权利要求12所述的设备,其中当所述滚动元件接合所述锤段的所述径向凸轮表面时,所述止推座圈相对于所述砧座段旋转。
14.根据权利要求13所述的设备,还包括内部壳体,所述内部壳体布置在所述砧座段的所述内部空间内,所述内部壳体包括局部空腔,所述局部空腔的尺寸设置成部分地容纳所述滚动元件中的一个,使得所述滚动元件保持在所述砧座段的所述内壁和所述内部壳体之间。
15.根据权利要求14所述的设备,其中所述锤段的所述径向凸轮表面布置在所述砧座段的所述内壁和所述内部壳体之间。
16.根据权利要求3所述的设备,其中当所述锤表面与所述砧座表面接触时,所述滚动元件不与所述径向凸轮表面接触。
17.根据权利要求16所述的设备,其中所述滚动元件沿着所述锤段的所述径向凸轮表面的圆周均等地间隔开。
18.根据权利要求3所述的设备,其中所述锤段的所述径向凸轮表面包括渐变部分。
19.根据权利要求18所述的设备,其中所述渐变部分包括斜坡。
20.根据权利要求18所述的设备,其中所述渐变部分包括起伏的波形轮廓。
21.一种用于产生轴向冲击的设备,包括:
砧座段,其具有径向凸轮表面;
锤段,其具有内部径向肩部、内壁和一个或多个局部空腔,所述内壁从所述内部径向肩部延伸,所述一个或多个局部空腔在所述锤段的所述内壁内的内部空间中邻近所述内部径向肩部;
一个或多个滚动元件,其部分地布置在所述锤段的所述局部空腔内,其中所述滚动元件与所述砧座段的所述径向凸轮表面配合,用于使所述砧座段从所述锤段轴向地移位并且当所述锤段或所述砧座段旋转时产生轴向冲击,其中每个滚动元件相对于所述砧座段移动360度。
22.一种井下设备,其在井筒内连接到工作串组,所述工作串组连接到具有马达装置的钻头构件,所述井下设备包括:
动力心轴,其操作地连接到所述马达装置;
砧座构件,其操作地形成在所述钻头构件上,所述砧座构件操作地连接到所述动力心轴,所述砧座构件包括内部径向肩部、内壁和一个或多个局部空腔,所述内壁从所述内部径向肩部延伸,所述一个或多个局部空腔在内部空间中邻近所述内部径向肩部;
一个或多个滚动元件,其部分地布置在所述砧座构件的所述局部空腔内;
径向轴承壳体单元,其操作地连接到所述工作串组,其中所述径向轴承壳体单元围绕所述动力心轴布置;
弹簧鞍座,其操作地附接到所述径向轴承壳体单元;
弹簧衬垫,其围绕所述弹簧鞍座布置;
弹簧,其具有第一端和第二端,其中所述第一端毗连所述弹簧鞍座;
锤构件,其可滑动地附接到所述弹簧鞍座并且毗连所述弹簧的所述第二端,所述锤构件包括径向凸轮表面,所述径向凸轮表面与布置在所述砧座构件中的所述滚动元件配合,用于使所述锤构件从所述砧座构件轴向地移位并且当所述砧座构件旋转时产生轴向冲击。
23.根据权利要求22所述的设备,其中所述锤构件和所述砧座构件在所述径向轴承壳体单元的下方。
24.根据权利要求23所述的设备,其中所述工作串组是管状钻杆的串组或连续管的串组。
25.根据权利要求22所述的设备,其中所述锤构件还包括锤表面,并且所述砧座构件还包括砧座表面,并且其中锤表面接触所述砧座表面以当所述砧座构件旋转时产生轴向冲击。
26.根据权利要求25所述的设备,其中所述局部空腔在所述砧座构件的所述内壁上。
27.根据权利要求25所述的设备,其中所述锤构件的所述径向凸轮表面布置在所述砧座构件的所述内壁内。
28.根据权利要求25所述的设备,还包括止推座圈和多个推力轴承,所述止推座圈和所述多个推力轴承布置在所述砧座构件的所述内部空间内,其中所述多个推力轴承布置在所述内部径向肩部和所述止推座圈之间,其中所述止推座圈与所述滚动元件接触,并且其中随着所述滚动元件接合所述锤构件的所述径向凸轮表面,所述止推座圈相对于所述砧座构件旋转。
29.根据权利要求28所述的设备,还包括内部壳体,所述内部壳体布置在所述砧座构件的所述内部空间内,所述内部壳体包括局部空腔,所述局部空腔的尺寸设置成部分地容纳所述滚动元件中的一个,使得所述滚动元件保持在所述砧座构件的所述内壁和所述内部壳体之间,并且其中所述锤构件的所述径向凸轮表面布置在所述砧座构件的所述内壁和所述内部壳体之间。
30.一种井下设备,其在井筒内连接到工作串组,所述工作串组连接到带有马达装置的钻头构件,所述井下设备包括:
动力心轴,其操作地连接到所述马达装置;
砧座构件,其操作地形成在所述钻头构件上,所述砧座构件操作地连接到所述动力心轴,所述砧座构件包括内部径向肩部、内壁和一个或多个局部空腔,所述内壁从所述内部径向肩部延伸,所述一个或多个局部空腔在内部空间中邻近所述内部径向肩部;
一个或多个滚动元件,其部分地布置在所述砧座构件的所述局部空腔内;
径向轴承壳体单元,其操作地连接到所述工作串组,其中所述径向轴承壳体单元围绕所述动力心轴布置;
锤构件,其可滑动地附接到所述径向轴承壳体单元,所述锤构件包括径向凸轮表面,所述径向凸轮表面与布置在所述砧座构件中的所述滚动元件配合,用于使所述锤构件从所述砧座构件轴向地移位并且当所述砧座构件旋转时产生轴向冲击。
31.根据权利要求30所述的设备,其中所述锤构件和所述砧座构件在所述径向轴承壳体单元的下方。
32.根据权利要求30所述的设备,其中所述工作串组是管状钻杆的串组或连续管的串组。
33.根据权利要求30所述的设备,其中所述锤构件还包括锤表面,并且所述砧座构件还包括砧座表面,并且其中锤表面接触所述砧座表面以当所述砧座构件旋转时产生轴向冲击。
34.根据权利要求33所述的设备,其中所述局部空腔在所述砧座构件的所述内壁上。
35.根据权利要求33所述的设备,其中所述锤构件的所述径向凸轮表面布置在所述砧座构件的所述内壁内。
36.根据权利要求33所述的设备,还包括止推座圈和多个推力轴承,所述止推座圈和所述多个推力轴承布置在所述砧座构件的所述内部空间内,其中所述多个推力轴承布置在所述内部径向肩部和所述止推座圈之间,其中所述止推座圈与所述滚动元件接触,并且其中随着所述滚动元件接合所述锤构件的所述径向凸轮表面,所述止推座圈相对于所述砧座构件旋转。
37.根据权利要求36所述的设备,还包括内部壳体,所述内部壳体布置在所述砧座构件的所述内部空间内,所述内部壳体包括局部空腔,所述局部空腔定尺寸成部分地容纳所述滚动元件中的一个,使得所述滚动元件保持在所述砧座构件的所述内壁和所述内部壳体之间,并且其中所述锤构件的所述径向凸轮表面布置在所述砧座构件的所述内壁和所述内部壳体之间。
38.根据权利要求30所述的设备,其中所述设备还包括:
弹簧鞍座,其操作地附接到所述径向轴承壳体单元;
弹簧衬垫,其围绕所述弹簧鞍座布置;
弹簧,其具有第一端和第二端的弹簧,其中所述第一端毗连所述弹簧鞍座。
39.根据权利要求38所述的设备,其中所述锤构件使用花键装置可滑动地附接到所述径向轴承壳体单元,所述花键装置操作地定位在所述弹簧鞍座上。
40.根据权利要求38所述的设备,其中所述锤构件位于所述钻头和所述马达装置之间。
41.根据权利要求38所述的设备,其中所述锤构件位于所述设备的轴承部分的下方。
42.一种用于使用工作串组钻出井筒的方法,包括:
a)提供一种井下设备,其在井筒内连接到所述工作串组,所述设备连接到钻头构件,所述井下设备包括:动力心轴,其操作地连接到马达装置;带有径向凸轮表面的砧座构件,所述砧座构件操作地形成在所述钻头构件上,所述砧座构件操作地连接到所述动力心轴,所述砧座构件包括内部径向肩部、内壁和一个或多个局部空腔,所述内壁从所述内部径向肩部延伸,所述一个或多个局部空腔在内部空间中邻近所述内部径向肩部;一个或多个滚动元件,其部分地布置在所述砧座构件的所述局部空腔内;径向轴承壳体单元,其操作地连接到所述工作串组,其中所述径向轴承壳体单元围绕所述动力心轴布置;弹簧鞍座,其操作地附接到所述径向轴承壳体单元;弹簧衬垫,其围绕所述弹簧鞍座布置;弹簧,其具有第一端和第二端,其中所述第一端毗连所述弹簧鞍座;带有径向凸轮表面的锤构件,所述锤构件可滑动地附接到所述弹簧鞍座并且毗连所述弹簧的所述第二端,所述锤构件包括径向凸轮表面;
b)将所述工作串组下降到井筒中;
c)使所述钻头构件与储层界面接触;
d)使所述动力心轴的远端与所述钻头构件的表面接合;
e)可滑动地移动所述砧座构件;
f)使所述锤构件的所述径向凸轮表面与布置在所述砧座构件中的所述滚动元件接合,以便使所述锤构件从所述砧座构件轴向地移位并且以便当所述砧座构件旋转时产生轴向冲击,从而在所述钻头构件上施加冲击力。
43.根据权利要求42所述的方法,其中所述方法还实现钻头构件的静态钻压传递到所述钻头构件,所述静态钻压不同于由所述锤构件和所述砧座构件产生的冲击力,由此所述钻头构件上的最大力是所述钻头构件的所述静态钻压和由所述锤构件和所述砧座构件产生的冲击力的总和。
44.根据权利要求42所述的方法,其中所述方法还实现:如果所述锤构件的所述径向凸轮表面与布置在所述砧座构件中的所述滚动元件彼此接合,则将产生独立于钻压的量的振荡的冲击力。
45.根据权利要求42所述的方法,其中所述锤构件还包括锤表面,并且所述砧座构件还包括砧座表面,并且其中所述方法还实现冲击力通过所述锤表面和所述砧座表面传递。
46.根据权利要求42所述的方法,其中所述方法还实现所述马达的动力部分同时旋转地驱动所述钻头构件且轴向地驱动所述锤构件。
47.根据权利要求42所述的方法,其中在所述设备的所述壳体和内部驱动机构之间不发生相对轴向移动,所述内部驱动机构旋转地驱动所述钻头构件并且轴向地驱动所述锤构件。